نحوه بازسازی و مقاوم سازی سازه های فولادی

ساخت ویلا معایب استفاده از روش سیمان کاری برای بازسازی و مقاوم سازی سازه های فولادی مهندسان را بر آن داشته تا به دنبال راه حل های جایگزین بگردند که علاوه بر جبران ضعف عضو فولادی، جنبه های قابل قبول دیگری مانند وزن، استحکام، سهولت استفاده و عمر مفید نسبت به روش های مهاربندی مختلف داشته باشد.  در این راستا پیشرفت علم و فناوری و دستیابی به فناوری های نوین ساختمانی مهندسان را در رسیدن به این امر یاری رسانده است.
روش تقویت با مواد FRP یکی از این روش هاست که در سال های اخیر به عنوان روشی جدید و موثر مطرح شده است. خواص فیزیکی و مکانیکی بالای کامپوزیت های FRP به همراه مزایای مختلف، دلیل اصلی استفاده از آنها در صنعت ساختمان و تقویت و تعمیر سازه ها می باشد.

 مهمترین ویژگی های کامپوزیت های FRP

• رفتار الاستیک خطی قبل از شکست شکننده
•   نسبت مقاومت به  پوزن
•  مقاوم در برابر ضربه های محیطی
• اجرای ساده
• تنوع در اندازه
• شکل و ابعاد
• همچنین عایق بندی مناسب در روش استفاده از مواد کامپوزیت FRP برای تقویت لنگه ها
• مواد کامپوزیت FRP بر روی سطح لنگه های فولادی قرار می گیرند و در برابر فرورفتگی های موضعی ثابت می شوند.

بسته به نوع سطح مقطع عضو، شرایط تکیه گاه و همچنین مشخصات ابعادی ریسمان و فلنج موجود می توان روش های مختلفی را برای قرار دادن در سطح مقطع انتخاب کرد.
ضخامت و ابعاد ترکیب FRP مورد استفاده برای تقویت تیر را می توان با توجه به عوامل مختلفی از جمله شرایط محاسباتی و همچنین ملاحظات اقتصادی انتخاب کرد تا بخشی از سطح مقطع را پوشش دهد یا برای تقویت کل مقطع استفاده شود.
از مزایای استفاده از آن می توان به بهبود رفتار خمشی جانبی و افزایش بار بحرانی عنصر نگهدارنده اشاره کرد. نیروهای آستانه را می توان از طریق تاخیر در جابجایی جانبی و بهبود رفتار انحنای پیچشی جانبی افزایش داد.

پوشش بتونی:

در ساختمان های فولادی که باید تقویت، بازسازی و شکل پذیری آنها افزایش یابد، می توان از پوشش بتنی استفاده کرد. استفاده از پوشش بتنی در ستون ها منجر به افزایش سفتی و مقاومت ستون فولادی و فرورفتگی می شود. استفاده از پوشش بتنی باعث افزایش ظرفیت خمشی و برشی تیرها در تیر می شود. لازم به ذکر است که در صورت استفاده از قفس بتنی در تیر باید دقت شود که پایه ستون مستحکم – تیر ضعیف – رعایت شود.

تقویت اتصالات و عناصر با استفاده از فولاد مناسب:

همانطور که قبلا ذکر شد، بسیاری از کاستی ها و عیوبی که در ساختمان به دلیل اتصالات وجود دارد، عدم آگاهی کافی از رفتار اتصالات منجر به عیوب بسیاری می شود. بنابراین بررسی خسارت اتصالات ناشی از زلزله های قبلی ضروری است. آسیب های ناشی از زلزله های قبلی را می توان به عنوان آسیب به تیرها، ستون ها، جوش، اتصالات و بقیه قطعات طبقه بندی کرد.

عوامل موثر بر پایداری جانبی را می توان به صورت زیر خلاصه کرد:

• طول مجاز بین محدودیت های جانبی
• شکل مقطع
• تغییر گشتاور چرخش در طول مجاز
• شکل مهارهای جانبی در انتهای مجاز.

در جاهایی که بال مجاز تحت تأثیر نیروهای مرکز قرار می گیرد،  برای انتقال این نیروها باید سفتی بدنه او بررسی شود، زیرا ممکن است در معرض دو نوع فروریختگی قرار گیرد: فروپاشی استقامتی و فروپاشی خمشی.
اگر بررسی ها نشان داد که بدنه گیره به تنهایی کافی نیست، باید از تکیه گاه های مناسب استفاده کرد.

هنگام طراحی ساختمان توسط مهندس باید تمام مواردی که ممکن است باعث انحنای پیچشی جانبی شود را در نظر بگیرد. با این حال، ممکن است مواردی وجود داشته باشد که از شاسی استفاده می شود که منجر به این مشکلات شود.
این منابع شامل ضعف و نقص در عملکرد عضو، تغییر در سیستم سرویس دهی، آسیب به سازه در اثر بلایای طبیعی و اعمال بارهای خارج از بارهای مورد انتظار می باشد. در چنین مواقعی یکی از گزینه های پیش روی طراحان سیمان کاری و تقویت عضو موجود است.
از جمله روش های رایجی که در دهه های گذشته برای تقویت لنگه های فولادی بیشتر مورد استفاده قرار گرفته است، می توان به اتصال ورق های فولادی اضافی با پیچ یا جوش مقطع مورد نیاز اشاره کرد. روش آرماتوربندی مذکور به دلیل وزن پانل ها و عدم انعطاف پذیری آنها دارای مشکلاتی است. اتصال ورق های اضافی با جوش نیز باعث افزایش تنش پسماند روی عضو می شود که مطلوب به نظر نمی رسد.

افزایش سختی کف نرم

Soft Story به طبقه‌ای گفته می‌شود که در آن تغییر ناگهانی در سختی عناصر مقاوم در برابر بارهای جانبی ایجاد می‌شود.
هرگونه ناپیوستگی ناشی از تغییر ناگهانی سازه معمولاً منبع تنش‌های استثنایی است و این شامل موارد بارگذاری استاتیکی نیز می‌شود. و برای بارهای دینامیکی حیاتی می شود، افزایش یا کاهش ناگهانی سختی باعث تقویت تغییر شکل ها و تنش ها در سازه در معرض بارهای انرژی (مثلاً انرژی لرزه ای) می شود.
کف نرم می تواند در طبقات بالا رخ دهد، اما در سطح طبقه همکف بین سیستم فونداسیون جامد و سیستم نسبتاً صلب تر از سطح بالاتر رایج تر است.
یکی از متداول ترین روش هایی که منجر به پیدایش مشکل کف نرم می شود، طراحی یکی از طبقات (معمولا طبقه همکف) به گونه ای است که بلندتر ویا بازشوهای بیشتری داشته باشد و این روش در مولتی ها بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

یک طرح معماری غیر موجه که منجر به تشکیل کف نرم، آسیب شدید به ستون های طبقه اول می شود که در حین ساخت به طبقه نرم تبدیل می شود و جای تعجب است که آسیب ستون های با جهت طولانی بیشتر از آسیب به ستون‌ها در جهت عمود بر هم مشهود است.

از موارد دیگر که وضعیت کف نرم می‌تواند در حضور یک فضای سبک در زیر یک سازه جامد رخ دهد که نمونه‌ای از آن آپارتمان‌هایی است که دارای پارکینگ پارکینگ در فضای طبقه همکف ناشی از قرار دادن آپارتمان بر روی ستون های سبک برای پشتیبانی.
در مورد طبقه همکف با بازشوها و نسبتاً طولانی، با رعایت روش‌های زیر می‌توان تأثیر کف نرم را کاهش داد:

• افزایش تعداد یا سختی ستون های طبقه همکف
• در صورت امکان تعدادی سوراخ را به صورت مورب تقویت کنید.
• محل ساختمان را باز کنید و استحکام پشتیبان داخلی را ایمن کنید.
• از براکت ها یا شیب ها برای افزایش سطح مقطع ستون ها برای افزایش صلبیت استفاده کنید.
• ایجاد طبقه اول جامد به عنوان پسوند معکوس سازه فونداسیون جامد.

افزایش تعداد یا سختی ستون های طبقه همکف:

افزودن ستون به طبقه نرم به دلایل ۱- افزایش صلبیت ۲- کاهش بار آستانه و افزایش ظرفیت باربری آستانه منجر به بهبود ساختمان می شود.

• دیوار برشی را اضافه کنید:

استفاده از دیوارهای برشی در سال های اخیر در ساختمان های جدید و همچنین بهسازی ساختمان های موجود مورد توجه قرار گرفته است. این سیستم منجر به صلبیت مناسب برای کنترل تغییر شکل سازه می شود و همچنین با رعایت ضوابط طراحی، این دیوارها دارای مکانیزم فروپاشی خمشی (پلاستیکی) با اتلاف انرژی بالا می باشند. به دلیل مقاومت بالای این دیوارها، استفاده از آن ها در ساختمان های بلندمرتبه بسیار مقرون به صرفه است، اما در ساختمان های کم ارتفاع و متوسط ​​به دلایلی از جمله مقاوم سازی سازه های مجاور، تأثیر بسزایی در جنبه های اجرایی و اقتصادی دارند.

• پر کردن قاب:

این مطالعه افزایش مقاومت ساختار قاب و کاهش انتقال آن را در هنگام پر شدن با دیوار بلوک و همچنین افزایش مقاومت و انطباق قاب پر شده در هنگام مسلح شدن دیوار بلوک را نشان داد. دیواره های پرکننده به افزایش قابل توجهی در مقاومت و سفتی جانبی لاستیک ها کمک می کند.

لازم به ذکر است که پرکردن لاستیک به عنوان وسیله ای برای افزایش استحکام و سفتی جانبی سازه ها به هیچ وجه توصیه نمی شود. زیرا تحت بارهای لرزه ای، دیوارهای اضافه شده تنها در اولین سیکل های بارگذاری زلزله مقاومت می کنند و وزن سازه را به میزان قابل توجهی افزایش می دهند.

• دیوارهای باربر:

در برخی موارد و به دلایل مختلف نمی توانیم مولفه ساختاری را تقویت کنیم. راه حل مناسب اجرای دیوار باربر در زیر تیر است که امکان کنترل خمش تیر و کمک به ستون های ضعیف در بارگذاری را فراهم می کند. این روش برای بارهای محوری که در برابر بارهای جانبی بالا عملکرد خوبی نداشتند مفید است.

• یک آستانه بین ستون ها اضافه کنید:

گاهی اوقات لنگه ها نمی توانند بار موجود را تحمل کنند و منجر به خمیدگی در آستانه می شوند، بهترین راه برای تقویت این لنگه ها استفاده از لنگه بین ستون ها در وسط دهانه است که وزن دیوار روی لنگه را به نصف کاهش می دهد. . در این روش پشتیبانی باید به اتصال تیر اضافه شده به اتصال لولا توجه داشت تا در مقابل نیروی جانبی مقاومت نکند.

منبع :  آموزش ساخت و ساز