مقاوم‌ سازی اسکلت بتنی

matinhshm · 21/7/21

بسیاری از سازه‌های بتن آرمه به دلایل مختلفی در بخش طراحی، تولید و یا حتی اجرا ممکن است در برابر نیروهای جانبی یا تنش‌هایی که معمولا پس از چند سال در یک ساختمان یا بنای عمرانی به وجود می‌آید، بخشی از مقاومت خود را از دست بدهند. در این مطلب قصد داریم به بیان دلایل مقاوم سازی اسکلت بتنی بپردازیم و به شما نشان دهیم این کار بسیار مهم معمولا با چه روش‌هایی انجام می‌شود.

اسکلت بتنی چه مزایایی دارد؟
همان‌طور که احتمالا در رفت‌وآمدهای روزمره خود دیده‌اید، اسکلت‌های بتنی تقریبا بخش جدایی‌ناپذیری از پروژه‌های عمرانی کوچک و بزرگ محسوب می‌شود. طبیعتا این محبوبیت بدون دلیل نیست و مزایایی که سازه‌های بتنی ارائه می‌دهند باعث شده است تا بسیاری از کارفرمایان استفاده از این سازه‌ها را نسبت به روش‌های دیگر ترجیح بدهند. در ادامه با مهم‌ترین مزایای یک اسکلت بتنی آشنا خواهیم شد.

شکل‌پذیری بالا و قابل استفاده در تمامی پروژه‌های عمرانی کوچک و بزرگ
هزینه‌های نگهداری پایین‌تر اسکلت بتنی نسبت به اسکلت‌های فلزی
اجرای آسان‌تر اسکلت‌های بتنی و نیاز کمتر به نیروهای متخصص
مقاومت و استحکام بالاتر در شرایط محیطی نامساعد
امکان تخصیص بودجه به صورت مرحله به مرحله
مقاومت بسیار بالاتر در برای آتش و حرارت بالا
کمانش کمتر اجزا در برابر نیروهای وارد شده
زمان اجرای سریع‌تر نسبت به انواع فولادی
هزینه‌های تولید و اجرای به مراتب کمتر

عوامل تضعیف سازه بتنی
اسکلت بتنی یا بتن آرمه یکی از مهم‌ترین اجزایی است که امروزه به طور گسترده‌ای در ساخت انواع ساختمان مسکونی یا تجاری و پروژه‌های عمرانی بزرگ مانند پل‌سازی یا سدسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سازه‌های بتنی تا به این لحظه جزء مقاوم‌ترین اجزایی هستند که در ساختمان‌سازی از آنها استفاده می‌شود. در تولید این نوع سازه‌ها از ترکیب شن، سیمان، ماسه و میلگردهای فولادی ساده یا آج‌دار استفاده می‌شود.
با این حال، خوردگی میلگردهای فولادی، تغییر کاربری یک ساختمان و شرایط محیطی نامساعد مانند سرمای شدید ممکن است باعث شوند این سازه‌ها نیاز به تقویت یا ترمیم داشته باشند. کیفیت پایین بتن، آرماتورگذاری نامناسب، وجود نقص در بتن‌ریزی، نامرغوب بودن مصالح و افزایش بار لرزه‌ای و دینامیکی در یک سازه بتنی همگی از دلایل مهمی هستند که باعث می‌شود سازه‌های بتنی نیاز به مقاوم‌ سازی داشته باشند.
در صورتی که پس از انجام آزمایش‌های مذکور، ظرفیت مقاومت سازه بتنی باربر نسبت به عددی که هنگام طراحی محاسبه شده بود، اختلاف ۱۵ درصدی یا بیشتر داشته باشد، سازه به تقویت یا ترمیم نیاز دارد. در این آزمایش‌ها معمولا ضریب‌های اطمینان را حذف می‌کنند تا نتایج به واقعیت نزدیک‌تر باشد.

انواع مقاوم سازی اسکت بتنی و ساختمان های بتنی توسط مجموعه بیکران سازان شمال انجام می شود.

مقاوم‌ سازی سازه اسکلت بتنی و دلایل آن
خوشبختانه امروزه راهکارهای مختلفی برای مقاوم‌ سازی اسکلت‌های بتنی وجود دارد که با توجه به کاربری ساختمان، محل احداث بنا و محدودیت‌های مشخص، مورد استفاده قرار می‌گیرند. برای تعیین میزان مقاومت یک اسکلت بتنی یا سازه بتنی باید آن را مورد آزمایش قرار داد. این آزمون‌ها به دو صورت مخرب و غیرمخرب در دسترس هستند و داده‌هایی که از آنها حاصل می‌شود قابل اطمینان هستند.
متاسفانه بسیاری از ساختمان‌ها که سازه‌های بتنی آنها بر اساس آیین‌نامه‌هایی ماقبل سال ۱۹۷۰ تولید شده‌اند دارای ضعف‌های مختلفی در بخش آرماتورگذاری و اجرا هستند. وجود نواقص مختلفی مانند ظرفیت جابه‌جایی جانبی پایین، استهلاک انرژی پایین و غیره در این اسکلت‌های بتنی باعث شده است تا در مناطق زلزله‌خیز، در خطر فروپاشی و انهدام قرار داشته باشند.
اگر بخواهیم عمده‌ترین ضعف‌های یک سازه بتنی را به صورت یک لیست ارائه کنیم، شاید موارد زیر بتواند ضعف‌های اسکلت بتنی را به خوبی ارائه کند.

شکست برشی المان‌های کوتاه یا اتصال‌های جانبی با طول موثر کوتاه
ورقه ورقه شدن هسته اصلی بتن در ترک‌های مورب ناشی از زلزله
کنده شدن تنگ‌ها و خاموت‌ها و خارج شدن از محل اصلی خود
به وجود آمدن ترک‌های مورب در هسته بتن
خارج شدن میلگردها از جایگاه تعیین شده
ایجاد ترک‌های مورب در دیوار برشی
کمانس در آرماتورهای طولی
جدا شدن پوشش بتنی

بتن یکی از مصالح ساختمانی با مقاومت فشاری نسبتا خوب است که مقاومت کششی پایینی را ارائه می‌دهد. اگر سازه بتنی با میلگرد مسلح نشود، با اعمال بارهای زیاد، ترک‌های مختلف و عموما مورب در سازه ایجاد و در نهایت باعث تخریب کامل سازه می‌شود. اما در اسکلت بتنی مقاوم از آرماتورهای تقویت کننده مقاومت کششی استفاده می‌شود.
یکی از چالش‌هایی که در پروژه‌های مقاوم‌ سازی اسکلت بتنی وجود دارد، انتخاب مصالح مناسب برای ترمیم یا تقویت سازه‌ها است که این کار را به یک فرایند تخصصی تبدیل می‌کند. همان‌طور که اشاره شد در حال حاضر روش‌های مختلفی برای تقویت سازه‌های بتنی به‌کار گرفته می‌شود. در ادامه به چند روش رایج و پرکاربرد اشاره خواهیم کرد.
مقاوم‌ سازی اسکلت بتنی با افزودن دیوار برشی
یکی از محبوب‌ترین روش‌هایی که برای مقاوم‌ سازی سازه بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد، روش افزودن دیوارهای برشی پرکننده است. نصب این دیوارهای پرکننده RC باعث افزایش چشم‌گیر ظرفیت باربری جانبی و سخت سازه می‌شود.
به منظور اجرای این روش، دیوارهای جداکننده فعلی ساختمان برداشته می‌شود و دیوارهای برشی بتن آرمه با مقاومت بسیار بالا به جای آنها نصب می‌شود. این دیوارهای برشی در برابر بارهای جانبی زلزله تحمل بالایی دارند و جابه‌جایی‌های ساختمان را تا حد زیادی محدود می‌کنند.
مقاوم‌ سازی اسکلت بتنی با ژاکت بتنی و فولادی
تقویت سازه‌های بتنی با استفاده از ژاکت‌های بتنی و ژاکت‌های فولادی یکی از روش‌های رایج محسوب می‌شود که در پروژه‌های عمرانی مورد استفاده قرار می‌گیرد. پیش از اینکه این روش مرسوم شود، عموما پوشش بتنی سازه شکافته می‌شد و میلگردهای فولادی اضافی را در آن قرار می‌دادند. این شکاف سپس با استفاده از چسب و رزین‌های بسیار مقاوم و مخصوص به طور کامل پر می‌شد.
مشکلی که در این روش وجود داشت خوردگی میلگردهای فولادی بود که راهکاری برای آن وجود نداشت. اما امروزه برای تقویت سازه‌های بتنی از ورق‌ یا صفحات فولادی استفاده می‌شود که اصطلاحا به آن ژاکت فولادی گفته می‌شود. در این روش ورق‌های فولادی در قسمت بیرونی عضو سازه‌ای چسبانده می‌شوند.
در این روش مقاومت برشی، خمشی و فشاری سازه افزایش می‌یابد و شکل‌پذیری سازه نیز بهبود می‌یابد. اگرچه این روش هزینه اجرای پایینی دارد اما برخی محدودیت‌ها باعث شده تا در هر پروژه‌ای نتوان از این روش استفاده کرد.
در روش ژاکت بتنی نیز پوشش‌های بتن آرمه‌ای را به جای مصالح و سازه‌های فعلی مورد استفاده قرار می‌دهند. در این روش مقاوم‌ سازی اسکلت بتنی، میزان شکل‌پذیری و سختی اجزای سازه افزایش یافته و در نهایت مقاومت کلی ساختمان نیز بهبود می‌یابد.
متاسفانه در هنگام اجرای این روش، ساختمان قابل بهره‌برداری نبوده و نیازمند تخلیه ساختمان و تخریب گسترده سازه‌های بتنی فعلی است. افزایش سطح مقطع و بارهای مرده در سازه بتنی نیز از دیگر معایب این روش محسوب می‌شود.

میان‌ قاب‌های صفحه‌ای بتنی یا بنایی
برای افزایش مقاومت و سختی سازه‌ها می‌توان از تکنیک اضافه کردن میان قاب‌های صفحه‌ای بتن آرمه یا بنایی (دیوارهای آجری) استفاده کرد. این یکی از رایج‌ترین روش‌ها برای تقویت اسکلت بتنی به حساب می‌آید. عموما این دیوارها به صورت برشی و یا دیوارهای آجری شاتکریت (بتن پاشیده) شده نصب می‌شوند.
در این روش باید دقت کرد که آیا قاب بتنی ساختمان می‌تواند به عنوان بخشی از سیستم مرکب در نظر گرفته شود یا خیر. به عبارت ساده‌تر، برای به‌کارگیری این روش باید ظرفیت باربری ستون‌های فعلی سازه به عنوان اعضا و اجزای مرزی دیوارهای برشی، مورد بررسی قرار بگیرد. اگر این ظرفیت در حد مطلوبی نبود، امکان ایجاد دیوارهای برشی به صورت کامل و مجزا از قاب بتنی فعلی، به همراه اعضا و اجزای مرزی لازم وجود دارد.
استفاده از قاب‌های خمشی
قاب‌های خمشی در صورتی که مطابق ضوابط تعیین شده تولید و اجرا شوند، دارای شکل‌پذیری و اتلاف انرژی بسیار خوبی هستند. با توجه به سختی کم این قاب‌ها، واکنش آنها نسبت به نیروهای جانبی (مثلا زلزله) به صورت تغییر شکل‌های شدید خواهد بود و طبیعتا برای برخی اجزای غیرسازه‌ای مشکلاتی را ایجاد می‌کند. علاوه بر این، افزایش تغییرات شکلی ثانویه می‌تواند به ناپایداری کلی سازه منجر شود.
عموما از قاب‌های خمشی بدین منظور استفاده می‌کنند که پس از تخریب سیستم‌های سخت، نیروهای وارد شده توسط این قاب‌ها جذب شده و از فروپاشی کامل ساختمان جلوگیری شود. این قاب‌ها می‌توانند به صورت خارجی نیز نصب شوند.

مقاوم‌ سازی اسکلت بتنی با الیاف FRP
گاهی اوقات برای مقاوم‌ سازی سازه‌های بتنی به مصالحی نیاز داریم تا علاوه بر افزایش ظرفیت سازه در برابر شرایط محیطی نامساعد نیز دوام بتن را بالاتر ببرد. پلیمرهای مسلح شده با الیاف FRP یکی از بهترین روش‌های جدیدی است که برای تقویت سازه‌های بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این الیاف در حال حاضر در اشکال مختلفی مانند الیاف، ورق و آرماتور قابل به‌کارگیری است.
FRP یک ماده کامپوزیتی با مقاومت کششی بسیار بالاست که در ساخت آن از نوعی رزین خاص استفاده می‌شود. وزن پایین، مقاومت بسیار خوب در برابر خوردگی و شرایط محیطی، باعث شده است تا امروزه به صورت گسترده‌ای از این مصالح در مقاوم‌ سازی ساختمان استفاده شود.

منبع: افزیر