راهکار مقاوم سازی سقف های طاق ضربی در ساختمان‌های قدیمی فولادی ، بناهای ساخته شده در گذشته به دو قسمت تقسیم می شوند. قسمت اول ساختمان های ساخته شده از گل و خشت و سیمان و فاقد کلاف و اسکلت و فاقد سیستم باربری جانبی و قسمت دوم ساختمان هایی با کلاف بتنی یا فلزی اجرا شده و دارای سیستم باربری جانبی می باشد در این مقاله منظور از ساختمان های قدیمی ساختمان های دارای کلاف می باشد. در این مطلب سعی کرده ایم به ساختمان های قدیمی مقاوم سازی بپردازیم. ساختمان های قدیمی یا در حین ساخت مهندس ناظر دارند که کیفیت ساخت ساختمان های قدیمی را بالا می برد و یا مهندس ناظر ندارند یا فاقد مهندس ناظر می باشند که منجر به کاهش کیفیت اجرا شد (در گذشته به دلیل عدم وجود مرجع و مدیریت صحیح، ساخت و ساز ساختمان معمولاً بدون ناظر انجام می شد). مساله بعد در ساخت ساختمان های قدیمی عدم وجود آیین نامه و یا عدم رعایت آیین نامه سبب آسیب پذیری ساختمان در برابر زلزله می باشد. موضوع دیگری که نیاز به ساختمان های قدیمی مقاوم سازی را برجسته می کند، تغییر مقررات است که منجر به قوانین سختگیرانه تری نسبت به مقررات قبلی شده است. با این حال ممکن است مقاوم سازی همه ساختمان های قدیمی نیاز نباشد و بعضی از ساختمان های قدیمی نیاز مقاوم سازی داشته باشد.
ساختمان های قدیمی به سه دسته تقسیم می شوند:
ساختمان های قدیمی فولادی ساختمان های قدیمی بتنی ساختمان های قدیمی بناییساختمان های قدیمی فولادی
عملکرد لرزه ای سازه های فولادی قدیمی به کیفیت فرآیند جوشکاری و میزان استحکام کششی فولاد مورد استفاده بستگی دارد. اگر کیفیت جوش صحیح و مصالح مناسب باشد، تعدادی از مشکلات عمده در ساختمان های فولادی قدیمی وجود دارد که می تواند باعث آسیب شدید لرزه ای شود. در زیر به بررسی ساختمان های قدیمی فولادی در برابر زلزله و راه کار های مقاوم سازی ساختمان های قدیمی فولادی می پردازیم.
سقف های طاق ضربی
در ساختمان های قدیمی فولادی عموما از سقف های طاق ضربی استفاده شده است که از تیرآهن و آجرهای فشاری تشکیل شده اند این سقف ها به دلیل یکپارچه نبودن سقف های طاق ضربی عملکرد مناسبی را در زلزله ندارند و به دلیل وزن زیاد نیروی بسیار زیادی به آنها وارد می‌شود. آنها در این زمینه بسیار ضعیف هستند.راهکار مقاوم سازی سقف های طاق ضربی در ساختمان های فولادی قدیمی:
بهترین راه حل برای ساختمان های فولادی قدیمی مقاوم سازی اجرای شبکه فولادی با بتن بر روی سقف موجود و سپس برچیدن سقف طاق ضربی است. روش اجرا به شرح زیر می باشد:- اتصالات سقف را بردارید تا به تیر آهن و آجر (ملات سیمان، سرامیک، موزاییک و ...) فشاری تعیین کند.
- اجرای شبکه فولادی تقویت کننده در سقف
- اجرای لایه بتنی به ضخامت 5 - 10 سانتی متر
- برچیدن آجرهای زیر سقف اجرا شده
علت های مقاوم سازی سقف های طاق ضربی
سقف های طاق ضربی از ترکیب تیرهای آهنی و آجرهای فشاری ساخته شده است و استفاده از سقف های طاق ضربی در سازه های قدیمی اسکلت فلزی رایج بود که به دلیل عدم یکپارچگی در ساختار خود، در برابر زلزله رفتار مناسبی از خود نشان نمی دهند و منجر به سازه های آسیب پذیرتر می شوند. مقاوم سازی سقف های طاق ضربی به دلایل مختلفی انجام می شود. به دلیل وزن زیاد این سقف ها و عدم صلبیت و دیافراگم سقف، امکان ریزش به صورت آوار در هنگام وقوع زلزله وجود دارد و زلزله ها بسیار ضعیف هستند. تخریب این سطوح در ساختمان های سنگی کل ساختمان را از بین می برد. خوردگی آهن در اثر تماس با سیلیکات های گچ، ارتعاش در اثر محرک های محیطی، ظاهر نامناسب سقف از سایر عیوب آن است. همچنین وسایلی مانند لوله را نمی توان از روی سقف عبور داد، مگر اینکه ضخامت سقف را افزایش دهیم تا سنگین شود. به عبارت دیگر عدم یکپارچگی مصالح باعث می شود سقف یک تکه نباشد و در صورت آسیب دیدگی زیاد خسارت های جانبی بیشتری داشته باشد که در نهایت یکی از دلایل اصلی قرار گرفتن ساختمان های قدیمی مقاوم سازی در چنین ساختمان هایی است. از دیگر معایب استفاده از سقف های طاق ضربی یکپارچه نبودن سقف و نداشتن انسجام کافی می توان نام برد.راه های مقاوم سازی سقف های طاق ضربی
یکی از انواع سقف های سنتی ایران، طاق ضربی است که نمونه بارز آن (با برآمدگی نسبتاً زیاد) در بافت باستانی یزد قابل مشاهده است. سهولت استفاده، هزینه ساخت پایین و قابلیت تعویض قطعات سازه پس از استفاده از سقف طاق ضربه ای از دلایل محبوبیت این سقف است. سقف‌های طاق ضربی شامل سقف های آجری ساخته شده بین پروفیل های فولادی است که در برابر زلزله بسیار آسیب پذیر هستند. یکی از بهترین روش های مقاوم سازی تبدیل سقف های طاق ضربی به سقف های مرکب یا کامپوزیت است. این روش معمولا برای سقف ها انجام می شود. برای انجام مقاوم سازی، ابتدا باید کف را خراب کنید و تمام زباله ها را دور بریزید. این امر باعث کاهش وزن سقف و نیروهای وارد بر آن، تسهیل دسترسی به سطح آجری و پروفیل های سقف می شود. سپس با جوش دادن پروفیل های سقف، ناودانی ها را به صورت کاتر قرار داده و روی آن توری فولادی قرار می گیرد. در نهایت، کل سقف بتن ریزی می شود تا سقف دقیق به یک دال بتنی صلب و یکپارچه تبدیل شود. این سقف کامپوزیت هم یکپارچگی سقف طاق ضربی را حفظ می کند و هم از ناپایداری آن جلوگیری می کند. علاوه بر این باعث ایجاد سفتی در دیافراگم و توزیع نیرو مناسب تری بین المان های حامل جانبی می شود. مطابق آیین نامه ۲۸۰۰ ایران تیرها با میلگرد یا تسمه فولادی به صورت عرضی متصل می شوند. اولاً طول مستطیل متقاطع نباید از 1.5 برابر عرض آن بیشتر باشد و ثانیاً مساحت اشغال شده توسط هر قطر از 25 متر مربع بیشتر نباشد. همچنین باید به یاد داشته باشید که مقدار و میزان قوس‌بندی صحیح باید در تمام طول دهانه‌ها رعایت شود زیرا قوس‌بندی بیش از حد باعث هدر رفتن پوشش می‌شود. ضمناً ملات استفاده شده در اجرای طاق ضربی دو به یک می باشد.
مراحل اجرای سقف های طاق ضربی
برای کمک به درک کاربردهای مقاوم سازی سقف طاق ضربی، بهتر است مراحل اجرای سقف های طاق ضربی را بدانید که این مراحل عبارتند از: در مرحله اول باید تیرها را طوری آماده کنید که کاملا سالم و بدون ترک و پوسیدگی باشند. قرار دادن تیرهای مستقیم روی دیوارهای آجری صحیح نیست. برای انجام این کار، یک زیر مجموعه بتنی باید در سراسر دیوار، در سطحی که تیر به عنوان یک کلاف بتنی همه کاره قرار می گیرد، استفاده شود. اگر انتهای تیرها مستقیماً روی دیوار قرار گیرند، چون عرض آنها کم است و به نقطه فشار وارد می شود، امکان شکستن و خرد شدن آجر زیر تیرآهن وجود دارد. اجرای کلاف افقی در زیر سقف باعث می شود که بار زیر سقف به طور یکنواخت به دیوار منتقل شود. فاصله بین تیرهای طاق ضربی بین 90 تا 119 سانتی متر است و به صفحات فولادی تعبیه شده در کلاف افقی جوش داده می شود. این صفحات با آرماتورهای فلزی بر روی بتن ثابت می شوند. برای دهانه قوس ضربی باید یک تکیه گاه فراهم شود. ساده ترین راه برای جلوگیری از نزدیک شدن تیرها و دور شدن از دهانه، رفع شفت است. تیرآهن های سقف باید به وسیله تسمه و میلگرد فلزی به شکل ضربدر به هم وصل گردند.همان گونه که در مقاوم سازی سقف های طاق ضربی باید نکاتی در نظر گرفته شوند، استفاده از آجرهای جوشی یا خام که باعث ریزش طاق می شود، زنجیر زدن آجرها قبل از اجرا، ایجاد دهانه ها در یک جا و یکنواخت و توجه به مقدار مناسب طاق در تمام طول دهانه از نکاتی است که باید در اجرای سقف طاق ضربی در نظر گرفته شود. در اجرای این سقف ها لازم است آجرها را قبل از استفاده زنجاب کنید. ضمناً حتی الامکان تمامی دهانه ها در این سقف ها یک جا و به طور مساوی انجام شود.مزایای سقف طاق ضربی
دلایل کاربرد سقف طاق ضربی در سال‌های نه چندان دور :- در دسترس بودن مصالح
- عدم نیاز به تخصص اجرای بالا
- سرعت اجرای بالا
انواع و مشخصات آجر برای استفاده در سقف طاق ضربی
آجرهای معمولی معمولاً به خوبی در برابر مواد ساینده مقاوم نیستند. خوردگی تدریجی آجر به کار رفته در پای دیوار، ضخامت موثر آن را کم میکند و سبب می شود که آن آسیب پذیر تر شود متاسفانه امروزه در ساخت ملات سیمان به اختلاط توجه چندانی نمی شود. از ماسه‌هایی استفاده می‌شود که مقدار زیادی گرد و غبار روی آن نشسته و از آب گل آلود استفاده شده است و آب به طور مرتب در طول مصرف اضافه می شود تا کارایی لازم حاصل شود.راهکار های مقاوم سازی و بهسازی ساختمان های بنایی :
- مقاوم سازی با میراگرها و جداسازهای لرزه ای
- مقاوم سازی با اضافه کردن باد بند
- مقاوم سازی با FRP
- مقاوم سازی با ژاکت فولادی
- مقاوم سازی با استفاده از روش های ترکیبی
- مقاوم سازی با ژاکت بتنی
دلایل مقاوم سازی سقف ها
نوع مقاوم سازی به نوع سقف بستگی دارد. سقف ها به انواع راهکار مقاوم سازی سقف های طاق ضربی، سقف تیرچه بلوک، دال بتنی، سقف کامپوزیت، سقف تیرچه کرومیت تقسیم می شوند. انواع سقف به دلایل مختلفی به مقاوم سازی نیاز دارند. مشکلات طراحی و کاربرد، تغییر در ویژگی ها، تغییر کاربری، تغییر آیین نامه و آتش سوزی از جمله این دلایل است. یکی از روش های مناسب برای راهکار مقاوم سازی سقف های طاق ضربی دار انجام شاتکریت است و برای مقاوم سازی سقف های دال بتنی از الیاف FRP استفاده می شود. تکنیک اصلی تقویت FRP که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرد شامل چسباندن نوارهای پیش ساخته است. نکته در جهت نوارها یا الیاف FRP است که در محل با کمک رزین اپوکسی به کامپوزیت FRP تبدیل می شوند، بايد تا اندازه ای كه امكان اجرايي وجود دارد، در جهت محور اصلي تنشهاي كششي عضو باشد. از FRP برای تقویت و بهسازی انواع سازه های بتنی از جمله سقف ها، تیرها، ستون ها، دیوارهای حمال، شناژها و فونداسیون استفاده می شود. سقف های بتنی مقاوم سازی با افزایش مقاومت خمشی و برشی از این طریق ظرفیت و عملکرد مطلوب را فراهم می کنند. علاوه بر این، این الیاف باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی، لرزش و سایش و در نتیجه افزایش طول عمر سقف می شود.