مقاوم سازی و تقویت ستون های بتنی: را توضیح دهید؟

ساخت ویلا مقاوم سازی و تقویت ستون های بتنی:

ستون های بتنی عمدتاً تحت بارهای فشاری محوری با یا بدون تنش برشی و تنش خمشی قرار می گیرند. در سازه‌های مقاوم در برابر گشتاور، ستون‌ها باید بتوانند بارهای محوری را به شالوده‌ها منتقل کنند و نیروی ناشی از زلزله را تحمل کنند. مقاومت ستون ها باید بیشتر از رکاب ها باشد.طبق آیین نامه طراحی، آرماتور ستون های بتنی باید حداقل دارای ابعاد مقطع کافی باشد. هنگامی که نسبت ابعاد ستون های بتنی زیاد باشد، آنها تحت خمش دو محوره از کار می افتند. محور بتنی به منظور افزایش مقاومت در برابر مقاومت محوری، خمشی و برشی و همچنین افزایش چکش‌خواری محور در نزدیکی نقطه تماس با آستانه و تقویت نواحی ضعیف تقویت می‌شود.

برخی از مشکلاتی که در ستون های بتنی رخ می دهد :

• ایجاد شکاف و شکستگی
• خوردگی میلگرد
• استفاده کمتر از میلگرد
• دو برابر مقاومت بتن
• زمانی که طول تحویل کافی نیست
• شکست برش
• شکست خمش و برهم کنش خمش و برش در نتیجه
• شکست شفت کوتاه
• مشکل رله کردن میلگردهای تقویت کننده اصلی ستون ها در هنگام ریخته گری

روش های مهاربندی ستون:

در سال‌های اخیر روش‌های مختلفی برای تقویت قطب‌ها برای بهبود مقاومت خمشی، مقاومت برشی و شکل‌پذیری قطب‌ها با افزایش بایاس جانبی ناحیه اتصال شکل‌پذیر ارائه شده است تا در هنگام زلزله‌های مختلف عملکرد خوبی داشته باشند. این روش های تقویت ستون:

• تقویت با استفاده از پیراهن بتنی
• تقویت با استفاده از پیراهن فولادی
• تقویت با استفاده از FRP

در ادامه هر یک از روش های فوق را توضیح خواهیم داد:

طراحی ویلا

۱- استفاده از پیراهن بتنی:

پیراهن بتنی شامل یک لایه سیخ و رکاب استیل طولی است. پیراهن بتنی مقاومت خمشی و برشی محور را افزایش می دهد و افزایش شکل پذیری در این حالت کاملاً مشهود است. پیراهن بتنی برای تقویت محور در مواردی استفاده می شود که شدت آسیب به شفت زیاد باشد و یا شفت ظرفیت کافی در برابر مقاومت جانبی نداشته باشد.

بسته به موقعیت، ژاکت بتنی را می توان در اطراف شفت یا در یک طرف آن اعمال کرد. مناسب بودن طرح ژاکت بتنی به اتصال آن به عضو بستگی دارد. اگر ضخامت ژاکت بتن کم باشد، افزایش سفتی محسوس نیست. پیراهن بتنی ابعاد ستون را افزایش می دهد و علاوه بر مشکلات معماری، وزن ساختمان را نیز افزایش می دهد. گاهی اوقات عملکرد ترکیب برای بتن و روکش قدیمی تنها با چسبندگی بین آنها (به دلیل ناهمواری سطح بتن قدیمی) تامین می شود. اگر ژاکت بتنی ستون فقط در قسمتی از ستون اجرا شود، طوقه های قدیمی و طوقه های جدید باید به هم جوش داده شوند. اگر به دلایلی افزایش ظرفیت برشی بدون افزایش ظرفیت خمشی در نظر گرفته شود، جرسی بتن را نمی توان با سقف و لنگه ها تماس گرفت و اگر افزایش ظرفیت خمشی ستون نیز در نظر گرفته شود، جرسی باید بچسبد. به سقف و تیرها.

هنگامی که از پیراهن بتنی برای مقاوم سازی ساختمان ها استفاده می کنیم، در صورتی که توجه به افزایش مقاومت خمشی ستون باشد، آرماتور طولی فولادی اضافه می شود، باید آن را به شالوده ساختمان بسته و ثابت کرده و سپس به طور مداوم از پشت بام ها عبور کند. نمونه ای از این مورد در شکل وجود دارد. آرماتورهای طولی اضافه شده معمولاً در چهار گوشه ستون قرار می گیرند و هنگام عبور از سقف نباید با لنگه ها تماس بگیرند. اضافه شدن طوق ها باعث افزایش مقاومت برشی ستون می شود. به دلیل وجود ستون ها، طوق ها را نمی توان با استفاده از یک میلگرد اجرا کرد و برای اجرای آنها باید حداقل از دو میلگرد فولادی استفاده شود.

روش اجرا:

برای اجرای پیراهن بتنی بهتر است از قالب با بتن خود تراز استفاده شود. اما اگر ضخامت پوشش بتن کمی باشد، برس های بتن بهتر است. شکل کاربرد پیراهن بتنی را با استفاده از قالب نشان می دهد، در این روش پس از تثبیت و محدود کردن سیخ های آهنی دور ستون، بتن ریخته شده و قالب ها به صورت مرحله ای سفت می شوند. ریختن بتن بین ستون و سقف سخت ترین مرحله است. برای اطمینان از چسبندگی خوب بین بتن جدید و قدیم، سطح بتن قدیمی باید فنری باشد یا از چسب های مخصوص روی سطح بتن قدیمی استفاده شود.

آزمایشات قبلی نشان داد که زبری سطح بتن برای چسبندگی بتن قدیمی و جدید کافی است. اگر کلاهک بتن دور محور را احاطه کند، جمع شدن بتن جدید باعث اصطکاک بین بتن قدیمی و جدید می شود و نیازی به کاشت پیچ و مهره نخواهد بود. در صورتی که مقاومت بتن جدید بیشتر از بتن قدیم باشد، هنگام تحلیل مقاومت خمشی ستون مسلح می توان افزایش سطح مقطع ستون را در نظر گرفت و محاسبه کرد و مصالح را به عنوان مواد اولیه در نظر گرفت. برای ستون با فرض حفاظتی، ظرفیت خمشی شفت و شفت نهایی را می توان ۹۰ درصد مقادیر محاسبه شده در نظر گرفت. ظرفیت برشی افزایش یافته را می توان بر اساس تعداد حلقه های اضافه شده محاسبه کرد.

۲- استفاده از پیراهن استیل:

محصور کردن ستون های بتنی با ورق فولادی یکی دیگر از روش های مقاوم سازی ستون های بتنی است. در این روش افزایش جزئی در ابعاد و وزن ستون وجود دارد که اثربخشی این روش به سختی مناسب لایه جدید در برابر تغییر پروفیل های بتن بستگی دارد. ورق های فولادی در تمام طول خود به هم جوش داده می شوند و فضای کوچک بین فولاد و شفت با ملات مخصوص پر می شود و برای بهبود عملکرد مجموعه می توان میلگرد را برای انتقال تنش بین لایه و بتن تزریق کرد. لایه فولادی مقاومت برشی را افزایش می دهد و باعث به دام افتادن ستون ها می شود. در صورت عدم تماس بین لایه فولادی در طبقات مختلف، مقاومت محوری شفت افزایش نمی یابد. مقاومت خمشی ستون افزایش نمی یابد تا زمانی که لایه پوشش فولادی به فونداسیون متصل نشود و به وسیله کاشی بین لایه های زیر متصل شود. با استفاده از جزئیات مناسب که نمونه های آن در شکل نشان داده شده است، مقاومت خمشی محورها افزایش می یابد. استفاده از پیراهن استیل (مستطیل یا مربع) برای تقویت ستون ها مناسب نیست.

اثر اصلی این نوع برش افزایش نیروی برشی شفت می باشد. یک شفت تقویت شده برای بهبود مقاومت برشی، معمولاً انعطاف پذیری خمشی، که در ژاکت های مستطیلی فقط در گوشه ها ارائه می شود، مورد نیاز است. دلیل این امر مقاومت کم این نوع ژاکت در برابر انبساط جانبی هسته بتنی است. برای بهبود رفتار خمشی ژاکت های فولادی مستطیلی، از سفت کننده های ارتفاع محور استفاده می شود. با استفاده از عناصر تقویت کننده، فشار وارده به بتن بهتر شده و از تورم آن جلوگیری می شود. اساس طراحی ژاکت ها و سفت کننده ها افزایش مقاومت شکل پذیر در برابر خمش محور است.

ضخامت المان های تقویت کننده نقش مهمی در افزایش ظرفیت برشی ستون ها دارد، به طوری که با افزایش ضخامت عناصر تقویت کننده، مقاومت برشی و سختی ستون ها افزایش می یابد. یک شفت تقویت شده برای بهبود مقاومت برشی، معمولاً انعطاف پذیری خمشی، که در ژاکت های مستطیلی فقط در گوشه ها ارائه می شود، مورد نیاز است. دلیل این امر مقاومت کم این نوع ژاکت در برابر انبساط جانبی هسته بتنی است. برای بهبود رفتار خمشی ژاکت های فولادی مستطیلی، از سفت کننده های ارتفاع محور استفاده می شود. با استفاده از عناصر تقویت کننده، فشار وارده به بتن بهتر شده و از تورم آن جلوگیری می شود.

اساس طراحی ژاکت ها و سفت کننده ها افزایش مقاومت شکل پذیر در برابر خمش محور است. ضخامت المان های تقویت کننده نقش مهمی در افزایش ظرفیت برشی ستون ها دارد، به طوری که با افزایش ضخامت عناصر تقویت کننده، مقاومت برشی و سختی ستون ها افزایش می یابد. یک شفت تقویت شده برای بهبود مقاومت برشی، معمولاً انعطاف پذیری خمشی، که در ژاکت های مستطیلی فقط در گوشه ها ارائه می شود، مورد نیاز است. دلیل این امر مقاومت کم این نوع ژاکت در برابر انبساط جانبی هسته بتنی است. برای بهبود رفتار خمشی ژاکت های فولادی مستطیلی، از سفت کننده های ارتفاع محور استفاده می شود.

با استفاده از عناصر تقویت کننده، فشار وارده به بتن بهتر شده و از تورم آن جلوگیری می شود. اساس طراحی ژاکت ها و سفت کننده ها افزایش مقاومت شکل پذیر در برابر خمش محور است. ضخامت المان های تقویت کننده نقش مهمی در افزایش ظرفیت برشی ستون ها دارد، به طوری که با افزایش ضخامت عناصر تقویت کننده، مقاومت برشی و سختی ستون ها افزایش می یابد. با استفاده از عناصر تقویت کننده، فشار وارده به بتن بهتر شده و از تورم آن جلوگیری می شود.

اساس طراحی ژاکت ها و سفت کننده ها افزایش مقاومت شکل پذیر در برابر خمش محور است. ضخامت المان های تقویت کننده نقش مهمی در افزایش ظرفیت برشی ستون ها دارد، به طوری که با افزایش ضخامت عناصر تقویت کننده، مقاومت برشی و سختی ستون ها افزایش می یابد. با استفاده از عناصر تقویت کننده، فشار وارده به بتن بهتر شده و از تورم آن جلوگیری می شود. اساس طراحی ژاکت ها و سفت کننده ها افزایش مقاومت شکل پذیر در برابر خمش محور است. ضخامت المان های تقویت کننده نقش مهمی در افزایش ظرفیت برشی ستون ها دارد، به طوری که با افزایش ضخامت عناصر تقویت کننده، مقاومت برشی و سختی ستون ها افزایش می یابد.

۳- استفاده از الیاف FRP:

تقویت سازه های بتنی با مواد کامپوزیت FRP یک روش نسبتاً جدید است. مواد FRP خواص فیزیکی خوبی دارند، مانند استحکام کششی بالا، ضخامت کم و وزن سبک. در ستون های بتنی، استفاده از FRP در ظرفیت برشی افزایش یافته ستون، حالت شکست را از برشی به خمشی تغییر داده و شکل پذیری را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. برای محصور کردن عضو بتنی لازم است جهت الیاف کربن (یک جهته) تا حد امکان بر محور طولی عضو عمود باشد. . در این حالت الیاف مدور مانند حلقه های آهنی در بتن عمل می کنند. هنگام محاسبه مقاومت فشاری محوری عضو، نباید مقاومت الیاف را موازی با جهت طولی شفت در نظر بگیریم.

منبع : ساختمان