خانهچگونه ساختمان خود را با الیاف FRP مقاوم سازی کنیم؟
ساختمان‌ها با اهداف کاربری گوناگونی طراحی می‌شوند و قطعا تامین این اهداف اولیه از اساسی‌ترین فاکتورها در طراحی کلی یک ساختمان است. اما ممکن است شرایط کاربری سازه در طول عمر مفید آن تغییر کند. به عنوان مثال ممکن است عملکرد سازه در گذر زمان تغییر کند، مقدار بارهای وارد شده بر سازه افزایش پیدا کند و یا استانداردهای تاییدشده از طرف مراجع ذی‌صلاح برای طراحی سازه تغییر کند و بسیاری موارد دیگر!
در چنین شرایطی قطعا سازه باید مقاوم‌سازی شود و روش مقاوم سازی با FRP یکی از بهترین روش‌های مقاوم سازی ساختمان میباشد.
تغییر شرایط کاربری سازه و یا تغییر بارهای وارده بر سازه در سلامت کلی ساختمان و طول عمر مفید آن تاثیرگذار هستند. هدف اصلی در مقاوم‌سازی سازه افزایش طول عمر مفید ساختمان برای چندین دهه آینده است. برای حصول چنین اهدافی نیاز به تقویت سازه با انتخاب یک روش مقاوم سازی مطمئن دارید.
مقاوم سازی با FRP یکی از راهکارهای مقاوم سازی ساختمان است که برتری‌ها و مزایای فنی و اجرایی گسترده‌ای دارد. در این مقاله همراه با تجارب فنی و مهارت‌های تخصصی گروه مقاوم سازی افزیر به بررسی کامل و جامع مقاوم سازی ساختمان به کمک پلیمرهای تقویت شده با الیاف (FRP) می‌پردازیم.
چرا باید به مقاوم سازی ساختمان‌ها توجه کنیم؟
جوامع بشری در حال توسعه‌ای روزافزون است و این توسعه‌ی اجتماعی پایدار نیاز به بستری با ساختار ایمن، کاربردی و بادوام دارد. هر فضای ساختمانی و یا سازه عمرانی بستری است که برای انجام وظایف گوناگون و تعالی اجتماع مورد استفاده قرار می‌گیرد. این در حالی است که تمام سازه‌ها در گذر زمان و برای تداوم قابلیت‌های کاربری نیاز به تعمیر و مقاوم سازی پیدا می‌کنند.
مقاوم سازی ساختمان ممکن است برای افزایش ظرفیت بار تیرها، ستون‌ها، دیوارها و یا دال‌ها صورت بگیرد. در تمام روش‌های مقاوم سازی به دنبال افزایش ظرفیت تحمل بارهای زنده و یا مرده اضافی تحمیل شده بر سازه هستیم. در عین حال همیشه احتمال مواجه شدن با خطاهای طراحی ساختمان وجود دارد که در این حالت باید با به کارگیری روش‌های مقاوم سازی فکری اصولی برای کاهش تاثیر خطاهای طراحی و اجرایی سازه کرده باشیم. از طرفی هرگز نمی‌توانیم نسبت به فرسایش و یا تخریب سازه‌های بتنی بی‌تفاوت باشیم. در این حالت مقاوم سازی یک راه‌حل اصولی و ماندگار برای بازیابی ظرفیت بار از دست رفته ساختمان است تا شما را به سازه‌ای هم‌تراز اهداف اولیه ساخت آن برساند. تمام این مسائل از تقویت تا بازیابی مقاومت سازه نیاز جدی به مقاوم سازی ساختمان را نمایان می‌سازد و قطعا پرداختن به روش مقاوم سازی با FRP یکی از بهترین ایده‌ها میباشد.
کامپوزیت الیاف FRP چیست؟
دلایل زیادی برای مقاوم سازی وجود دارد. افزایش مقاومت در برابر افزایش بارهای وارده، بازیابی مقاومت سازه در اثر فرسودگی، رفع نقص‌های سازه در اثر اشتباهات طراحی و یا اجرا و... از جمله دلایل مقاوم سازی ساختمان هستند که عموما با تکیه بر روش‌های سنتی و با استفاده از مصالح مرسوم کلاسیک انجام میشود.
روش هایی مانند صفحات فولادی چسبانده شده بر سطوح خارجی، استفاده از ژاکت‌های فولادی و یا ژاکت بتنی از جمله روش‌های مرسوم مقاوم سازی هستند. اما استفاده از مواد کامپوزیت FRP از ایده‌های نوین در مقاوم سازی ساختمان‌های بتنی میباشد. این روش مدرن مقاوم سازی با استفاده از الیاف کربن و یا شیشه در لایه‌ای از رزین اپوکسی اجرا میشود و در کل با عنوان کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) شناخته میشود. روش مقاوم سازی با FRP جایگزین مناسبی برای مصالح سنتی در تعمیر و بازسازی تا مقاوم سازی انواع سازه‌های بتنی همچون ساختمان‌های مسکونی و غیر مسکونی، پل ها و انواع سازه‌های صنعتی نظیر مخازن می باشد.
تکنیک مقاوم سازی با FRP از اواسط دهه 1980 مطرح شده است. از آن سال‌ها تا به امروز مقاوم سازی ساختمان با FRP تبدیل به یکی از روش‌های کاملا متداول و شناخته شده در سراسر جهان شده است. در این سال‌های اخیر خرید الیاف FRP و استفاده از آن در انبوه پروژه‌های مقاوم سازی به شکل چشمگیری افزایش پیدا کرده است.
کامپوزیت FRP ساختاری سبک وزن، مقاوم در برابر خوردگی و با مقاومت کششی بسیار بالا میباشد. امروزه مقاوم سازی با FRP یک سبک شناخته شده جهانی است که الگوی مقاوم سازی سازه های بتنی را به طور کامل متحول کرده است.
مزایای مقاوم سازی با FRP چیست؟
عوامل بسیاری باعث شده تا استفاده از الیاف کربن در تکنیک مقاوم سازی FRP بسیار محبوب و کارآمد باشد. اگر چه الیاف کربن در تکنیک مقاوم سازی با FRP در مقایسه با روش‌های سنتی مانند ژاکت بتنی و ورق های فولادی نسبتا گرانتر هستند؛ اما در کل هزینه نیروی کار و تجهیزات برای نصب سیستم FRP اغلب کمتر میباشد. در عین حال از روش مقاوم سازی با FRP می‌توانیم در فضاهای با دسترسی محدود که شرایط اجرای روش‌های مرسوم مقاوم سازی دشوار است، استفاده کنیم. به طور خلاصه مزایای روش مقاوم سازی با FRP عبارتند از:
•کامپوزیت FRP با تمام ساختارهای بتنی سازگاری دارند: پارچه‌های نازک FRP تهیه شده از الیاف کربن کاملا انعطاف‌پذیر هستند و می‌توان آنها را به شکل U دور تیرها پیچاند. الیاف FRP قابلیت پوشاندن سطوح منحنی را دارند و می‌توانیم از آنها برای اطراف ستون‌های بتنی استفاده کنیم. از طرفی الیاف کربن توانایی حضور در فضاهای تنگ مانند مقاطع T شکل از فضاهای تیر و ستون ساختمان را دارند. بعلاوه نوارهای کامپوزیت FRP را می‌توان در اندازه‌های طولی متنوع برش داد و برای مقاوم‌سازی قسمت‌هایی از سازه که به دلیل وجود فضاهای معماری مانند بازشوها باید حذف شوند استفاده کرد.
•نسبت مقاومت به مقدار وزن کامپوزیت FRP بسیار زیاد است: نسبت استحکام به وزن فیبر کربن چیزی در حدود ده برابر آلیاژ فولاد است. استحکام کششی بسیار زیاد در مقابل وزن سبک از جمله مزایای قابل توجه در روش مقاوم سازی با FRP میباشد.
•ایجاد کمترین مزاحمت در کاربری ساختمان: تکنیک مقاوم سازی با الیاف FRP به راحتی و با کمترین اختلال در فعالیت عادی ساختمان انجام میشود. در عین حال اجرای کامپوزیت FRP کمترین تاثیر مخرب در سازه‌ها ایجاد می‌کند. حتی می‌توانیم این روش را در ساختمان‌های اداری بدون نیاز به جابه‌جایی پرسنل و یا سکنه ساختمان با کمترین اختلال در جریان کار عادی سازه انجام دهیم.
•کمترین میزان اشغال فضای معماری : تکنیک‌های سنتی مقاوم سازی عموما مقدار فضای بسیار زیادی را اشغال می‌کنند و باعث کاهش فضای مفید ساختمان خواهد شد. اما محصولات کامپوزیت FRP ابعاد کمی دارند و حضور آنها به اشغال قابل‌توجهی از فضای مفید ساختمان ختم نمی‌شود. تا جاییکه وقتی از الیاف FRP در بخش کف‌های بتنی مانند پوشاندن سطح دال‌ها استفاده شده باشد، تغییر ارتفاع کف نادیده گرفته میشود.
کاربردهای تکنیک مقاوم سازی با الیاف کربن (CFRP) کدام است؟
از تکنیک مقاوم سازی با FRP می‌توانید برای بازسازی یا بازیابی استحکام سازه‌های فرسوده، افزایش مقاومت سازه‌های موجود برای تحمل بارهای اضافی و یا رفع خطاهای طراحی تا اجرا سازه‌های بتنی استفاده کنید. لذا متخصصین امر و مجریان مقاوم سازی با FRP باید قبل از هر اقدام عملی شرایط سازه برای پذیرش این تکنیک مقاوم سازی را بررسی کنند. مجریان مقاوم سازی با FRP پس از بررسی شرایط سازه می توانند از الیاف کربن (CFRP) برای تقویت اعضای ساختمان مانند انواع تیرها، دال‌ها، ستون‌ها، اتصالات تیر و ستونی و حتی فونداسیون سازه استفاده کنند. الیاف کربن در قالب پارچه‌های کربنی می‌توانند به صورت یک‌طرفه و یا دو طرفه باشند. همچنین پارچه‌های فیبر کربن در ضخامت مختلف عرضه میشود. پارچه‌های الیاف کربن با رزین‌های اپوکسی آغشته می‌شوند تا به شکل یک ورقه نازک و سبک در سطوح بتنی چسبانده شوند.
مقاوم سازی ساختمان با الیاف شیشه (GFRP) چگونه می باشد؟
کامپوزیت GFRP متشکل از پارچه‌های الیاف شیشه‌ای (Glass Wrap) و رزین اپوکسی هستند که سطح استحکام بسیار بالایی داشته و به عنوان یک روش متداول از کامپوزیت های FRP برای تقویت بخش‌های مختلف ساختمان بتنی استفاده می‌شوند. الیاف شیشه در گونه‌های متنوع با ساختارهای یک‌طرفه و دوطرفه طراحی شده است که همگی آنها به ترتیب مناسب مقاوم‌سازی ساختمان هستند. کامپوزیت‌های تشکیل شده از فیبر شیشه، سبک وزن، انعطاف‌پذیر با استحکام فیزیکی بسیار بالا بوده که به راحتی می‌توانند برای پوشش مقاوم سازی تمامی سطوح منحنی شکل مانند ستون‌های دایره‌ای استفاده شوند.
لمینت یا ورق کربن چیست و چگونه در مقاوم سازی ساختمان استفاده می‌گردد؟
صفحات فیبر کربن که اصطلاحا آن را با عنوان ورق کربن یا لمینت کربن می‌شناسیم، ساختارهایی تشکیل شده از پارچه‌های کربن آغشته به رزین اپوکسی هستند. لمینت یا ورق کربن به شکل محصولات متنوع در ضخامت‌های متنوعی همچون 1.2 و یا 1.4 میلی‌متری در سطح بازار وجود دارد. لمینت و ورق کربن علاوه بر استحکام بالا و دوام عالی در مقابل خوردگی و فرسودگی کاملا مقاوم هستند. در عین حال ورق کربن با ضخامت کم در طول صفحات زیاد بدون نیاز به هرگونه اتصال تهیه می‌شوند. از لمینت کربن می‌توانید برای افزایش مقاومت و عملکرد کلیه سازه‌های بتنی استفاده کنید.
ورق کربن با هدف مقاوم سازی در یک استراتژی هدفمند می‌تواند به عناصر بتنی سازه‌ها متصل شوند تا مقدار ظرفیت حمل بار و یا درجه سختی آنها را به مقدار قابل توجهی افزایش بدهند. از صفحات فیبر کربن برای افزایش ظرفیت باربری دال‌ها و تیرهای کف و یا مقاوم سازی دیوار برشی ساختمان‌های بتنی استفاده میشود.
رزین و چسب FRP چیست؟
از رزین و چسب FRP برای اتصال الیاف کربن (CFRP)، الیاف شیشه (GFRP) و همچنین لمینت‌های FRP بر روی بسترهای بتنی استفاده میشود. رزین اشباع کننده اپوکسی از سری محصولات کلیدی در مقاوم سازی با FRP است که از آن برای آغشته کردن الیاف کربن و الیاف شیشه استفاده میشود. رزین باعث تثبیت الیاف در محل پروژه مقاوم سازی خواهد شد و در ایجاد یک مسیر انتقال بار برشی برای جابجایی مؤثر بار از سازه تا الیاف کربن (CFRP) و الیاف شیشه (GFRP) تاثیرگذار است.
میلگردهای FRP چست و چه کاربردی در مقاوم سازی ساختمان دارد؟
بسته به نوع روش اجرای مقاوم سازی ساختمان با FRP می‌توانید از میلگردهای FRP نیز استفاده کنید. میلگردهای FRP با استفاده از الیاف کربن و یا فیبر شیشه یک طرفه تهیه می‌شوند و در انواع قطرها موجود هستند. از میلگردهای FRP به طور گسترده در بخش بالای دال‌ها برای افزایش ظرفیت باربری آنها استفاده میشود. در عین حال می‌توانید آنها را به شکل عمودی در دیوارهای بتنی قرار دهید. در عین حال میلگردهای بسیار مستحکم ساخته شده از فیبر کربن و یا شیشه‌ای باعث استحکام فوق‌العاده بالای ساختارهای بتنی خواهند شد.
پرایمر و بتونه FRP چیست؟
بتونه اپوکسی از دیگر محصولات جانبی در تکنیک مقاوم سازی با FRP است که مخصوص مراحل مقدماتی کار ساخته شده است. از بتونه‌های مخصوص بتن برای پر کردن فضاهای خالی کوچک در زیر لایه‌های بتن مانند سوراخ‌ها و ترک‌های ریز استفاده میشود. وقتی این حفره‌های کوچک را با استفاده از بتن پر کنیم از احتمال ایجاد حباب در حین خشک شدن رزین اشباع برای اتصال کامپوزیت‌های الیاف کربن و یا الیاف شیشه جلوگیری خواهد شد.
پرایمر اپوکسی دسته محصولات جانبی هستند که در آماده‌سازی بستر در اجرای تکنیک مقاوم سازی با FRP کارایی دارند. پرایمر با نفوذ در ترک‌ها و یا شکاف‌های بتن باعث ایجاد یک بستر یکپارچه از سطوح بتنی خواهد شد. این بستر یکپارچه شده کاملا مناسب نصب الیاف کربن و همچنین الیاف شیشه خواهد بود.
چگونه یک روش مقاوم سازی مناسب را انتخاب کنیم؟
ارزیابی مصالح و اطلاع کافی از سطح امکانات تا قابلیت‌های سازه یکی از مؤلفه‌های کلیدی در مقاوم‌سازی ساختمان است. در این مسیر باید به سودمندترین نتایج ممکن از روش مقاوم سازی بیاندیشیم.
قطعا استفاده از پلیمری تقویت شده با الیاف FRP برای بسیاری از پروژه‌های مقاوم سازی مفید هستند. این کامپوزیت‌ها از الیاف پیوسته با مقدار استحکام بالا مانند الیاف شیشه و یا فیبر کربن آغشته شده با رزین اپوکسی تهیه می‌شوند. الیاف تقویت‌کننده FRP ماهیت اصلی در استحکام بالای این کامپوزیت‌ها هستند. این در حالی است که رزین و چسب اپوکسی به جهت انتقال بار از جانب سازه تا الیاف کربن و فیبر شیشه حضور دارد.
بیایید یک پروژه مقاوم سازی را از منظری دیگر بررسی کنیم. ممکن است در یک پروژه مقاوم سازی نیاز به افزایش ظرفیت بار از طریق تقویت ستون‌های بتنی مد نظر باشد. برای این منظور می‌توانید از انواع تکنیک‌های مقاوم سازی مانند اجرای ژاکت بتنی، ژاکت فولادی و کامپوزیت الیافFRP استفاده کنید. هنگامی‌که به هر دلیلی بار اعمال شده بر روی ستون افزایش پیدا می‌کند، باید ساختار بتنی ستون را تقویت کنیم. درعین‌حال برای بسیاری از موارد نیاز به مطابقت با الزامات آیین‌نامه‌های جدید داریم.
در چنین حالت‌هایی مواجه شدن با مقاوم‌سازی امری کاملا بدیهی است. قطعا سیاست شما در قبال انتخاب تکنیک‌های مختلف مقاوم‌سازی در آینده سازه تاثیر گذار است. این انتخاب به معنای واقعی کلمه می‌تواند ساختمان شما را بسازد و یا آن را خراب‌تر کند. برای همین است که انتخاب درست روش مقاوم‌سازی اهمیت زیادی دارد و قطعا در این مسیر به مشاوره‌های تخصصی و مهارت‌های فنی گروه مقاوم‌سازی افزیر نیاز دارید تا با انتخاب درست روش مقاوم‌سازی آینده کاربری ساختمان شما تضمین گردد.
روش تقویت ستون‌های بتن مسلح با کامپوزیت FRP چگونه است؟
از سیستم مقاوم سازی کامپوزیت FRP برای بهبود و یا افزایش ظرفیت باربری ستون‌های بتن مسلح استفاده میشود. این روش مقاوم سازی برای هر نوع ستون دایره‌ای یا مستطیلی شکل کاربرد دارد مقاوم سازی ستون به کمک مقاوم سازی با FRP معمولا به شکل استفاده از دورپیچ نمودن ستون با الیاف کربن انجام می گیرد.
اگر با ستون‌های بتن مسلح در مقطع مستطیل شکل مواجه باشید، تحت شرایط خاصی نمی‌توانید از این تکنیک مقاوم‌سازی استفاده کنید. مطابق آیین نامه AC1440-2R-08 اگر نسبت عرض ستون 2 و یا بزرگتر از طول آن باشد و یا کوچک‌ترین ضلع ستون بیشتر از 900 میلی‌متر پهنا داشته باشد مجاز به استفاده از تکنیک مقاوم سازی با FRP نمی‌باشید.
در صورت اجرای مقاوم سازی با FRP لازم است تا سطوح ستون بتن مسلح به طول کامل با کامپوزیت پوشانده شود. عملکرد این کامپوزیت‌ها بر خلاف تقویت خمشی و برشی تیرهای بتن مسلح است. کامپوزیت‌ها تمام ستون را احاطه می‌کنند و درصورتیکه عضو سازه تحت فشارهای جانبی تغییر ابعاد بدهد فعال می‌شوند و از تخریب ستون جلوگیری می‌کند. در این حالت سیستم مقاوم‌سازی ما یک سیستم کارآمد و مناسب است. بررسی این مطلب ثابت می‌کند که مقاوم‌سازی ستون بتنی با این روش یک مقاوم‌سازی پویا و فعال است که نسبت به تنشهای وارده واکنش نشان می‌دهد.
چگونه می توان یک تیر را به روش کامپوزیت FRP مقاوم سازی نمود؟
با چسباندن الیاف بر روی وجه تحتانی تیر بتنی و در راستای آرماتورها، می توان مقدار مقاومت خمشی تیر بتنی را افزایش داد. در مطالعات اثبات شده است که احاطه شدن کامل و یا جزئی بتن مانند خاموت‌ها توسط سیستم FRP باعث افزایش مقاومت برشی آن خواهد شد. البته جهت‌گیری درست الیاف FRP در ایجاد این تقویت تاثیرگذار است. به شکلی که اگر جهت‌گیری الیاف FRP به شکل عمود بر محور طولی عضو بتنی سازه قرار گیرد و یا در جهت عمود بر بخش‌هایی از سازه که ممکن است محل بالقوه ترک‌های برشی باشند برای ایجاد مقاومت برشی اضافی مؤثر است. مقاومت برشی اضافه شده توسط کامپوزیت‌های الیاف FRP تحت تاثیر عوامل متعددی از جمله هندسه تیر، راستای نصب الیاف و مقاومت بتن تغییر خواهد کرد.
مقاوم‌سازی کف بتنی با الیاف FRP چگونه است؟
تیرها، ستون‌ها و دیوارهای برشی معمولا از بنیادی‌ترین بخش‌های یک سازه در رویارویی با بارهای گوناگون مانند بار زلزله هستند. دیگر بخش‌های سازه معمولا نقش مکمل در تکمیل مقاومت لرزه‌ای را ایفا می‌کنند. برای مثال دال بتنی یک عضو مکمل برای اطمینان از بهبود عملکرد لرزه‌ای ساختمان است. ایجاد دیافراگم کف بتنی یک فرآیند مکمل در ساختمان‌سازی است تا از انتقال بارهای مرده و زنده به عناصر مقاوم در برابر لرزه اطمینان داشته باشیم.
قطعا در اجرای چنین بخش‌های سازه‌ای نیاز به تقویت اتصالات و بهبود ظرفیت انتقال بار دیافراگمی داریم. در میان انواع روش‌های مقاوم سازی استفاده از کامپوزیت‌های پلیمری تقویت شده با الیاف FRP کاملا شناخته شده هستند. سبک بودن الیاف FRP نقش کلیدی در اجرای چنین پروژه‌هایی دارد. از طرفی استفاده از کامپوزیت FRP ساده است و به سرعت می‌توانیم آنها را نصب نماییم. درعین‌حال الیاف کربن به صورت پارچه و یا لمینت کربن به مراتب از ورق‌های زمخت و سنگین فولادی انعطاف‌پذیرتر هستند که به تنهایی نقش کلیدی در مقاوم‌سازی کف‌های بتنی دارد.
چگونه بهترین شرکت مقاوم سازی را برای پروژه خود انتخاب کنیم؟
لازم است برای گزینش یک شرکت کاربلد برای انجام پروژه مقاوم‌سازی ساختمان دقت کافی داشته باشید. قطعا برای انجام چنین فعالیت کلیدی علاقه دارید تا از بهترین متخصصین استفاده کنید. اما دانستن اینکه چه کسی بهترین است نیاز به تجربه و دانش بالا در این عرصه دارد. کار با یک شرکت حرفه‌ای هدف اصلی هر پروژه مقاوم‌سازی است. شرکتی که توانایی استفاده از الیاف فیبر کربن برای مقاوم‌سازی انواع ساختمان‌ها را داشته باشد.
قطعا اضافه کردن تغییرات ساختاری در یک ساختمان از پایه‌ریزی ایجاد یک بنای جدید، ساده‌تر و سودمندتر است. شما می‌توانید با تکیه بر مهارت شرکت‌های پویا در زمینه مقاوم‌سازی مانند گروه مقاوم‌سازی افزیر، ارزش کاربردی و قابلیت‌های اجرایی سازه‌های بتنی خود را افزایش دهید. شرکت افزیر با ارائه تکنیک‌های نوآورانه در بازار رو به رشد ترمیم و مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی در زمینه مقاوم سازی با FRP پیشرو است. این گروه در تمام زمینه‌ها برای تمام پروژه‌های ترمیم و مقاوم‌سازی راه‌حل‌هایی مقرون به صرفه ارائه می‌کند. گروه مقاوم سازی افزیر توانایی اجرای پروژه‌های مقاوم‌سازی را در سطح گسترده‌ای دارد. تنوع پروژه‌های شرکت افزیر در تمام حوزه‌ها بوده و شامل انواع فضاهای ساختمانی، سازه‌های دریایی، پل‌ها و سایر سازه‌های صنعتی میباشد.
جهت اطلاع از هزینه تامین و خرید محصولات کامپوزیت FRP شامل الیاف کربن، الیاف شیشه، لمینت کربن و چسب و رزین اپوکسی، کارفرمایان، پیمانکاران و مجریان محترم می‌توانند به وب‌سایت شرکت مقاوم‌سازی افزیر به آدرس www.afzir.com مراجعه نمایید.
