مقاوم سازی ستون های فلزی چگونه انجام می شود؟

مقاوم سازی ستون های فلزی چگونه انجام می شود؟ امروزه مبحث مقاوم سازی سازه های مختلف بسیار رایج است به دلیل آن که بسیاری از سازه ها نظیر ساختمان ها، پل ها، آسمان خراش ها و ... ممکن است در حین اجرا با مشکل مواجه گردند یا طراحی آن ها پاسخگوی نیروهای وارده نباشد! از طرفی دیگر بسیاری از سازه های فلزی و بتنی و سازه های بنایی عمر زیادی را گذرانده اند و به طبع با نیروهایی که به آن ها وارد شده است، دچار مشکل شده اند. به همین دلیل است که مقاوم سازی از اهمیت بسیاری برخوردار بوده و مهندسان به آن توجه ویژه ای دارند. در این مقاله از وب سایت رادیاب قصد داریم تا به بررسی چگونگی مقاوم سازی ستون های فلزی بپردازیم و اطلاعات مهمی را در اختیار شما عزیزان قرار دهیم. بنابراین برای کسب اطلاعات بیشتر تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید.

مقاوم سازی:‌

همان گونه که اشاره کرده ایم، امروزهمقاوم سازی سازه های بلند مرتبه از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. اگر بخواهیم تعریفی جامع و کلی از مقاوم سازی را بیان کنیم، باید اشاره نماییم که عملیات مقاوم‌سازی سازه ها در علم مهندسی عمران به معنای افزایش مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده و عوامل محیطی مخرب می باشد! یکی از مهمترین و اساسی ترین موضوعاتی که می توان در آن خطرات ناشی از زلزله یا بارگذاری های سنگین را کاهش داد، مقاوم سازی ساختمان ها می باشد. این روش با کمترین هزینه با سرعت بالا طراحی و اجرا می شود تا بتواند جان شهروندان را در زلزله ‌ای متوسط و تقریبا شدید حفظ کرده و از ایجاد خسارت به سازه در اجرا و طراحی با مشکل مواجه هستند، به خوبی مقاوم سازی شوند. بسیاری از مهندسان سازه در شهرهای مختلف به خصوص در تهران به دنبال راهکارهای مناسب برای مقاوم سازی ساختمان ها هستند به دلیل آن که بیشتر شهرهای ایران بر روی کمربند زلزله قرار دارد و عدم مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای سازه ها می تواند مشکلات متعددی را برای آن ها به وجود بیاورد. سازه های فلزی به خصوص سازه هایی که با زلزله مواجه شده اند و همچنین سازه هایی که عمر بالایی از ساخت آن ها می گذرد، بنا به دلایل مختلفی مانند کمانش، لاغری اعضای فلزی، زنگ زدگی، طراحی نامناسب و ... به مقاوم سازی نیاز دارند. اگر مقاوم سازی برای سازه های فلزی انجام نشود، آن گاه ممکن است بعد از مدتی استفاده از سازه یا به هنگام وقوع زلزله اثرات مخربی بر روی سازه به وجود بیاید و هم چنین افراد و ساکنان و بهره برداران ساختمان نیز با مشکل مواجه گردند.

نکته بسیار مهمی که باید بدانید این است که مقاوم سازی فقط به سازه های فلزی مربوط نخواهد شد و بسیاری از سازه‌ های بتن آرمه موجود در سرتاسر دنیا در اثر تماس با سولفات ‌ها، کلریدها و سایر عوامل خورنده، دچار آسیب‌ های اساسی شده و این آسیب ها و عیوب می تواند مشکلات متعددی را برای سازه های بتنی به وجود آورد. به صورت کلی ساخت سازه های جدید به جای سازه های بتنی یا فلزی قدیمی و دچار ایراد می تواند هزینه های بالایی را در بر داشته باشد و برای افراد مقرون به صرفه نباشد. بنابراین با استفاده از تمهیدات ویژه ای به منظور مرمت، ترمیم سازه ‌ها و مقاوم ‌سازی آنان در برابر عوامل محیطی می ‌توان هزینه ‌ها را تا حد بسیاری کاهش داد. به همین دلیل است که توجه به عملیات مقاوم‌ سازی ساختمان و هم چنین تأسیسات آن ها از جمله شریان‌ های حیاتی و بسیار ضروری می باشد که مهندسان ساختمان باید برای آن نیز زمان بسیاری را صرف کنند. در واقع از طریق مقاوم سازی سازه ها می توان به موارد مهم زیر دست یافت:

• حفظ جان انسان ‌ها
• افزایش پایداری سازه‌ های مهم در برابر زلزله
• حفظ سرمایه ‌های ملی
• ارتقای توان کشور برای مدیریت مطلوب بحران و ...

مقاوم سازی سازه های فلزی:

همان گونه که در قسمت فوق اشاره کرده ایم، مقاوم سازی سازه های فلزی می تواند تا حد بسیار بالایی از خطرات زلزله جلوگیری به عمل آورد و سازه را ایمن سازد. بسیاری از ساختمان ها در شهرهای مختلف ایران عمر بالایی دارند به علاوه اسکلت آن ها نیز فلزی است. از این رو مقاوم سازی آن ها با استفاده از شیوه ها و روش های درست سبب می شود تا سازه در برابر آسیب مقاومت بالایی را از خود نشان دهند. در مقاوم سازی ساختمان های فلزی اجزا سازنده این ساختمان ها هستند که مقاوم می شوند به عبارت دیگر مقاوم سازی برای المان های سازه ای هر ساختمان مانند تیرها و ستون ها و ... انجام خواهد گرفت. از آن که ستون های یک سازه نقش بسیار پر رنگی را در پایداری ایفا خواهند کرد، بنابراین افزایش مقاومت آن ها در برابر بارهای جانبی و ثقلی بسیار ضروری بوده و باید در راس کار قرار گیرد. ممکن است که مقاوم سازی و تقویت ستون های ساختمان های فلزی امری آسان و سهل به نظر برسد و شاید گمان کنید که می توان به راحتی با افزودن ورق های فلزی یا پروفیل های الحاقی به بدنه ستون ها مقاومت آن ها را بیشتر کرد! اما بدانید که مقاوم سازی ستون های فلزی فقط به این موضوع محدود نخواهند شد و راه ها روش های بسیار مختلفی برای تقویت ستون های بتنی وجود دارد که هر کدام از آن ها با استفاده از نظر طراح محترم و کاربری سازه انتخاب می شود! به عنوان مثال باید اشاره شود که مقاوم سازی یا تقویت ستون در محدوده اتصال با تیرها یا بادبندها هرگز امر ساده ای نخواهد بود و برای انجام این کار باید ضوابط خاصی طراحی و اجرا شود و نیازمند بررسی های فراوان و انتخاب روش مناسب برای اجرا مقاوم سازی می باشد. همچنین می توان اذعان داشت که اگر ستون ها در دیوار مدفون باشند نیز مقاوم سازی سخت تر خواهد شد و همچنین وجود اشکال در اتصال ستون به کف سازه یا فونداسیون تقویت سازه های فلزی امری پیچیده تر خواهد کرد. بنابراین بهره گیری از یک مهندسان با تجربه در این زمینه بسیار مهم و ضروری می باشد. قابل ذکر است که به صورت کلی ساختمان های فلزی از چند جزء تشکیل شده اند که در زیر به آن ها اشاره می کنیم:

• ستون ها
• پل یا تیرهای اصلی
• تیرچه ها یا تیرهای فرعی
• بادبندها و دیوارهای برشی
• پروفیل های اتصال مانند نبشی، تسمه و...

در مقاوم سازی ساز های فلزی ممکن است تمامی المان های سازه ای ذکر شده در بالا به تقویت نیاز داشته باشد.

دلایل خرابی ستون ‌های فولادی چه می باشد!؟

دلایل بسیار متنوعی برای خرابی ستون های فولادی وجود دارد که هر کدام از آن ها تاثیر نامناسبی بر عملکرد سازه فلزی می گذارد. از جمله دلایل خرابی ستون های فلزی می توان به موارد مهم زیر اشاره داشت:‌

• سطح مقطع کم ستون
• لاغری بیشتر از حد ستون ها (ستون ها نباید لاغر باشند)
• عدم فشردگی مقطع
• وجود ضعف در قسمت جوش های سازه
• زنگ زدگی و خوردگی ستون
• ایجاد ناحیه متأثر از حرارت بر اثر جوشکاری زیاد
• خستگی
• آتش سوزی (فولاد در مقابل آتش سوزی مقاومت کمی دارد)

روش های مناسب برای مقاوم سازی ستون فولادی کدام است؟!

روش های بسیار خاصی برای مقاوم سازی ستون های فولادی وجود دارد که هر کدام از آن ها با توجه به نظر طراح و کاربری سازه انتخاب می شود. از جمله روش های موثر در مقاوم سازی ستون های فلزی می توان به موارد زیر اشاره داشت:‌

• افزودن ورق به قسمت بال ستون

باید اشاره شود که یکی از راه های بسیار موثر در شیوه های تقویت ستون های فولادی اضافه کردن ورق های پوششی به بال ستون است که می تواند تاثیر بسزایی در افزایش مقاومت ستون داشته باشد. در واقع در این روش با افزایش ضخامت بال از کمانش موضعی بال ستون نیز جلوگیری به عمل می آید.

• افزودن ورق موازی با جان ستون

یکی دیگر از راهکارهای مقاوم سازی ستون های فولادی، اضافه کردن ورق موازی با جان ستون و همچنین تبدیل آن به یک مقطع جعبه ای می باشد. با استفاده از این روش مقاومت ستون افزایش یافته و می تواند بارهای وارده را به خوبی تحمل نماید. عملکرد افزودن ورق موازی با جان بسیار جالب است به دلیل آن که یا اضافه کردن ورق موازی با جان ستون، ممان اینرسی در امتداد موازی با جان افزایش خواهد یافت.

• بهره گیری از روش ژاکت بتنی

این روش یکی از مشهور ترین روش ها برای مقاوم سازی ستون های مختلف (هم در سازه های بتنی و هم در سازه های فولادی می باشد) است که بهره گیری از آن مزایای بسیاری را در بر دارد. لازم به ذکر می باشد که استفاده از ژاکت بتنی برای مقاوم سازی مقاطع فولادی باز مانند مقاطع I شکل و H شکل به کار می رود. ژاکت های بتنی به عنوان حفاظ هایی می باشند که می توانند ستون های فولادی را محصور کنند و همچنین سختی آن ها را افزایش دهند. زمانی که سختی ستون های فولادی افزایش یابد، سختی برشی نیز افزایش خواهد یافت. نکته بسیار مهمی که باید بدانید این است که برای بالا بردن سختی خمشی ستون، باید روکش بتنی ستون فولادی در طبقات مختلف پیوسته باشد.

• ستون فولادی پرشده با بتن

ستون هایی به صورت باکس را می توان با استفاده از بتن پر کرد. در این صورت مقاومت ستون های فولادی به جد افزایش یافته و می توانند در بارگیری به درستی عمل کنند. این روش بیشتر برای ستون های باکس با مقطع دایره و مربع کاربرد دارد و می تواند به عنوان یک روش مناسب به کار گرفته شود.

• تقویت ستون های فولادی با FRP

یکی دیگر از روش های بسیار خاص برای مقاوم سازی همه سازه ها به خصوص سازه های فولادی و بتنی استفاده از الیاف FRP می باشد. قابل ذکر است الیافی که در سیستم های FRP استفاده مورد استفاده قرار می گیرند، به صورت الیاف کربن، الیاف شیشه ای و الیاف آرامیدی می باشند و هر سه این الیاف تنش و کرنش مناسبی را تحمل می کنند که می تواند در افزایش مقاومت سازه نقش مهمی داشته باشد. می توان اذعان داشت که در سازه های فولادی از الیاف کربن بیشتر استفاده می شود. تولید لمینیت های FRP کربن با مدول الاستیسیته بسیار بالا و همچنین مقاومت کششی مناسب دلیل بسیار مناسبی برای استفاده از این الیاف در مقاوم سازی ستون های فولادی می باشد.

• اضافه نمودن ستون به سازه فولادی جهت افزایش مقاومت:‌

یکی دیگر از راهکارهای مناسب برای افزایش مقاومت دیگر ستون ها و اعصای سازه فولادی، افزودن ستون ها به سازه است. این کار باعث می شود بار سقف به ستون های اضافه شده نیز منتقل گردد. بنابراین استفاده از این روش نیز یکی از راهکارهای مطلوب به شمار می آید. ممکن است این سوال برای شما عزیزان به وجود بیاید که هدف از مقاوم سازی ستون های فلزی چه می باشد؟! برای پاسخ به این سوال می توان اذعان داشت که هدف از تقویت ستون های فولادی رسیدن به موارد زیر است:‌

• افزایش ظرفیت محوری ستون
• افزایش سختی ستون
• محور کردن ستون به منظور جلوگیری از کمانش
• جلوگیری از خوردگی فلز

روش های مناسب برای مقاوم سازی سازه های فولادی:‌

برای مقاوم سازی تمام سازه ها از جمله سازه های فولادی روش های بسیار مناسب و متعددی وجود دارد که می تواند در این زمینه بسیار کاربردی باشد. از جمله روش های مطلوب برای مقاوم سازی سازه های فولادی و بتنی می توان به موارد مهم زیر اشاره داشت:

• استفاده از بادبندهای همگرا یا واگرای فولادی
• بهره گیری از پس کشیدگی
• استفاده از دیوار برشی (دیوارهای برشی فولادی و بتنی)
• بهره گیری از میان قاب با مصالح بنایی
• استفاده از جدا کننده های پایه
• بهره گیری از پوشش و غلاف فولادی
• استفاده از ورق های پوششی یا غلاف  FRP (الیاف اف آر پی)
• استفاده از لایه های پوششی بتنی با ملات مسلح
• استفاده از میراگرهای اصطکاکی و ....

دیوارهای برشی فولادی و افزایش مقاومت سازه فلزی:‌

یکی از راهکارهای مطلوب برای افزایش مقاومت سازه فلزی استفاده از دیوار برشی فولادی است. لازم به ذکر می باشد که اگر دیوارهای برشی فولادی به صورت مناسب طراحی گردند، آن گاه سازه هایی با شکل پذیری و ظرفیت استهلاک انرژی بالا به دست می آید که می تواند در برابر زلزله از خود مقاومت مناسبی نشان دهند. یک نکته بسیار مهمی که باید بدانید این است که دیوار برشی فولادی در مقایسه با سیستم های باربر جانبی دیگر دارای سختی اولیه بالایی می باشد، بر این اساس این سیستم تغییر مکان های جانبی نسبی را کاهش خواهد داد. شما عزیزان می توانید برای کسب اطلاعات بیشتر به وب سایت رادیاب مراجعه کرده و با کارشناسان در این باره مشورت نمایید.