روش های مقاوم سازی و تقویت ستون های بتنی

مقدمه: ستون چیست؟

ستون نوعی سازه است به شکل عمودی که معمولاً برای انتقال و حمل بار ساختارهای فوقانی به ساختارهای زیرین ایجاد می‌شود. البته ستون ممکن است وزن هیچ ساختاری را تحمل نکند و تنها جنبه تزیینی داشته باشد. در مهندسی سازه، ستون به عضوی گفته می‌شود که نیروی فشاری را تحمل کند؛ بنابراین در ستون‌ها، بحث کمانش مطرح و عاملی تعیین کننده‌است." این تعریفی است که ویکی پدیا از ستون ارائه کرده است.

از نظر ما در قابهای مهاربندیشده ستونها عمدتا تحت بارهای محوری قرار می گیرند و بارهای برشی و خمشی بسیار کوچکی به آنها وارد می شود. از این رو ستون را بعنوان عضو با باربری محوری می شناسند. هرچند در سازههای با سیستم باربری خمشی، ستون بارهای خمشی و برشی قابل توجهی دارد و گاها شکست و گسیختگی ستون متاثر از بارهای خمشی و برشی میباشد، ولی باید در نظر گرفت که همچنان مقدار زیادی بار محوری بر روی این اعضا وجود دارد.

از سوی دیگری می توان ستون های بتنی را بر اساس نسبت ارتفاع به بعد مقطعشان به سه دسته تقسیم کرد:

ستون های بلند: ستونی که نسبت ارتفاع به حداقل بعد مقطع آن بالاتر از 12 باشد.

ستون کوتاه: ستونی که نسبت ارتفاع به حداقل بعد مقطع آن  کمتر از 3 و بیشتر از 12 نباشد.

پدستالها:  این ستون عضوی با نسبت طول به کوچکترین بعد مقطع کمتر از 3 است.

مقاوم سازی ستون با FRP

محصور نمودن ستون که همچنین با نام های دورپیچ کردن ستون یا  مقاوم سازی به روش FRP Wrap نیز شناخته می شود یکی از  پرکاربردترین روش های مقاوم سازی ساختمان محسوب می شود. اگر ابعاد ستون بتنی و یا مقدار آرماتور طولی آن کمتر از حد نیاز باشد، ستون فاقد مقاومت کافی بوده و نیاز به مقاوم سازی دارد.  همچنین اگر فاصله بین خاموت ها یا همان آرماتورهای عرضی  زیاد باشد،  سایز آرماتور عرضی کوچکتر از  آنچه در محاسبات تعیین شده است استفاده شده باشد علاوه بر اینکه مقاومت برشی در ستون تامین نمی‌شود  شکل پذیری ستون به شدت کاهش پیدا کرده  و یا در حین بارگذاری فشاری آرماتورهای طولی کمانش می‌کنند. اگر اینگونه معایب در یک ستون وجود داشته باشد. مقاومت خمشی و فشاری ستون تامین نخواهد شد و  در حین بارگذاری گسیختگی حاصل می شود.

یکی از بهترین روش ها برای مقاوم سازی اینگونه از اعضا استفاده از روش محصور سازی ستون با پارچه FRP  می باشد. برای تقویت ستون ها در این شرایط، می‌توان الیاف FRP توسط چسب اپوکسی به پیرامون ستون متصل کرد. محصور سازی ستون با این روش مقاومت فشاری و خمشی ستون را افزایش می دهد. لازم به ذکر است مقاومت فشاری بتن محصور شده از بتن معمولی بیشتر است زیرا محصور شدگی باعث ایجاد تنش های دو جهته در  بتن می شود.  قابل ذکر است در این روش مقاوم سازی جهت الیاف باید عمود بر راستای ستون، یعنی هم جهت با خاموت های ستون باشد.

برای مطالعه بیشتر در ارتباط با مقاوم سازی با FRP به صفحه مقاوم سازی ستون با FRP مراجعه کنید.

مقاوم سازی ستون با ژاکت بتنی

استفاده از ژاکت بتنی از گذشته روشی بسیار قابل اعتماد در خصوص مقاوم سازی ستون های بتنی، تیرهای بتنی و حتی دیوارهای بتنی بوده است. این روش به شکل قابل توجهی مقاومت و شکل پذیری عضو را ارتقا می دهد.

برای مطالعه بیشتر در ارتباط با مقاوم سازی با FRP به مقاوم سازی با ژاکت بتنی Concrete jacketمراجعه کنید.