یکی از مهمترین مسائل در ساخت و ساز که مهندسین این حرفه دائماً به دنبال آن هستند افزایش مقاوم سازی سازه می باشد. مقاوم سازی با روش های مختلفی انجام می شود که برخی قدیمی تر و برخی جدید هستند. یکی از روش های پرکاربرد و نوین برای افزایش استحکام سازه، مقاوم سازی با frp می باشد. این روش بسیار نتیجه بخش بوده است که کم کم در حال جایگزین شدن به جای روش های متداول قدیمی است.
اغلب در پروژه هایی که از بتن آرمه برای ساخت آن استفاده شده است، برای مقاوم سازی از frp استفاده می کنند. به دلیل افزایش طول عمر سازه و بهبود فنی آن امروزه در سراسر دنیا از این مصالح برای مقاوم سازی ساختمان های جدید و حتی قدیمی استفاده می شود. به علاوه به دلیل راحتی اجرا و سرعت نصب بالا به وفور می توان از مقاوم سازی با frp در ساختمان استفاده کرد.
مصالح مورد نیاز مقاوم سازی با frp
برای مقاوم سازی به این شیوه ما به دو نوع مصالح شامل میله یا میلگرد frp و مصالح پوششی نیاز داریم. البته گاهی ممکن است به جای این مصالح از پروفیل های آماده frp در انواع شکل ها مانند ناودانی، قوطی و یا نبشی استفاده شود. در اینجا نحوه کاربرد هریک از این مصالح در مقاوم سازی با frp را توضیح خواهیم داد.
میلگرد یا آرماتور frp شامل سه نوع الیاف شیشه با نام های GFRP، الیاف کربن CFRP و الیاف آرامید AFRP به همراه رزین اپوکسی، پلی استر و وینیل استر میباشد. امروزه از این نوع مصالح برای مقاوم سازی به صورت گسترده به خصوص برای تقویت سازه نسبت به لرزه استفاده می شود.
معمولاً از پوشش های frp برای تقویت ساختمان های تخریب شده استفاده می شود. البته می توان از آن ها برای ساختمان های جدید نیز استفاده کرد. استفاده از پوشش های frp که به سطوح بتنی و یا سطوح خارجی دیگر در سازه چسبانده می شوند با روش EBR- Externally Bonded Reinforcement اجرا می گردند.
نوع طراحی و محاسبات برای مقاوم سازی با frp نسبت به مقاوم سازی با فولاد و بتن کاملاً متفاوت است. می توان گفت مهم ترین عوامل در مقاوم سازی با frp نسبت مناسب الیاف و رزین، نوع آن ها و مواد تکمیل کننده مورد استفاده می باشد. به علاوه نیروی کاری که این مصالح را نصب می کند باید دقت زیادی به خرج دهد و هر فرد مبتدی نمی تواند به خوبی frp را نصب کند که این عامل یکی از معایب مقاوم سازی با frp می باشد. از طرفی مصالح frp نسبت به آتش سوزی ضعیف هستند. به همین دلیل در صورت مقاوم سازی با frp حتماً باید یک لایه عایق حرارتی روی الیاف قرار بگیرد تا از این نظر مشکلی ایجاد نشود. همین امر هزینه تمام شده تقویت سازه را تا حدودی افزایش خواهد داد.
مقاوم سازی سازه با frp مزایای بسیار زیادی برای سازه ایجاد می کند که هم از نظر هزینه و رضایت کارفرما و هم از نظر فنی و مهندسی بسیار با ارزش می باشند. برخی از مهم ترین مزایای مقاوم سازی با frp عبارتند از:
در اغلب مواقع تیرهای بتنی از طریق مصالح پوششی frp مقاوم سازی می شوند. خود پوشش های مورد استفاده برای این کار انواع متفاوتی دارند که عبارتند از:
پوشش دست ساز frp
در این روش ابتدا سطح کار با یک لایه چسب یا رزین آماده می شود و بعد الیاف در یک جهت یا جهت های مختلف نصب می شوند. برای این کار از انواع الیاف های زیر بسته به میزان مقاوم سازی مورد نیاز استفاده می کنند:
پوشش ورقی frp یا صفحات از پیش ساخته شده مرکب
همان طور که از نام این روش مشخص است برای مقاوم سازی در این حالت از frp به صورت صفحات در یک جهت خاص استفاده می شود که قبلاً در کارخانه ساخته شده اند. به خصوص در تیرها که چند وجهی هستند استفاده از این روش بسیار آسان و پرکاربرد است. معمولاً اندازه ورق های frp برای این روش با عرض 5 الی 15 سانتیمتر متغیر می باشند.
پوشش ورق ماشینی frp
در این روش الیاف به صورت مستقیم با چسب و رزین آغشته می شوند و بعد از خشک شدن به کار می روند. در این شرایط برای چسباندن ورق ها از حرارت در محل نصب استفاده می شود.
یکی از اجزای ساختمانی که از نظر تحمل بار سازه بسیار مهم بوده اما به شدت آسیب پذیر می باشند اتصالات است. آمار و گزارشات خرابی های ناشی از بلایای طبیعی مانند زلزله نشان می دهد که بیشتر خرابی ها به دلیل تخریب اتصالات بوده است. خوشبختانه امروزه می توانیم اتصالات را نیز با روش frp مقاوم سازی کنیم. این روش علاوه بر تأثیر به سزایی که در تقویت اتصالات دارد بسیار ساده و ارزان تر از روش های دیگر انجام می شود.
یکی از انواع اتصالات که بیشتر در ساختمان های مقاوم نسبت به زلزله به کار می رود اتصالات بتنی است. هدف استفاده از این اتصالات افزایش مقاومت سازه نسبت به نیروهای خارجی است که در برابر نیروهای خفیف کاملاً مقاومت کرده و در برابر نیروهای شدید نیز از ایجاد آسیب های جدی به سازه جلوگیری می نماید. با این حال باز هم این اتصالات می توانند باعث تغییر شکل سازه به دلیل نیروی زیاد شوند. به همین دلیل باید با استفاده از روش frp آن ها را بیشتر تقویت نمود تا تغییر شکل کمتری در سازه ایجاد شود.
نیروی برشی یکی از نیرو هایی است که می تواند بسیار مخرب باشد. به همین دلیل هر چه بیشتر سازه را نسبت به نیرو های برشی تقویت کنیم خرابی کمتری خواهیم داشت، به خصوص تقویت برشی تیرها نقش پر رنگ تری در مقاوم سازی ساختمان دارد. امروزه یکی از بهترین روش های تقویت برشی تیرها استفاده از ورق های frp است. در واقع استفاده از آرماتورهای برشی برای تقویت تیرها در سازه از نظر مهندسی محدودیت دارد و نمی توان بیش از یک مقدار مشخص این کار را انجام داد. به همین دلیل از frp به عنوان یک روش تقویت کننده عالی خارجی برای تیرها استفاده می شود. برای این کار معمولاً از ورق های frp ضخیم تری استفاده می کنند تا میزان ترک خوردگی در تیرها توسط نیروهای خارجی زیاد نیز کاهش پیدا کند. به علاوه استفاده از مقاوم سازی با frp برای تقویت خمشی نیز استفاده می شود. به دلیل خواصی مثل وزن پایین، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت کششی بسیار زیاد و نصب آسان برای افزایش مقاومت خمشی تیرها، این روش بسیار بهتر از روش های متداول می باشد.
با توجه به اینکه مقاوم سازی با frp می تواند نقش مؤثری در تقویت برشی و خمشی سازه داشته باشد به خوبی می تواند دیوارهای بتنی را که نیروهای جانبی زیادی را باید تحمل کنند تقویت نماید. مقاوم سازی دیوارهای بتنی با frp علاوه بر افزایش مقاومت خمشی و برشی میزان شکست ترد به دلیل نیروهای جانبی وارد شده به سازه را نیز افزایش می دهد. امروزه در ساختمان های زیادی از مصالح frp برای تقویت دیوارهای بتنی استفاده می شود.
سخن آخر
همان طور که ملاحظه کردید از روش مقاوم سازی با frp در انواع مختلف برای تقویت سازه ها در اجزای متفاوت مثل تیرها، دیوارها و … استفاده می شود. این مصالح علاوه بر نتیجه بسیار مطلوبی که از نظر مقاومت در برابر انواع نیروها مانند نیروهای خمشی و برشی ایجاد می کند بسیار مقرون به صرفه است. همچنین سبک بوده و به دلیل اجرای آسان بسیار پرطرفدار می باشد. به خصوص در ساختمان هایی که با بتن آرمه ساخته می شوند استفاده از frp نیاز به خراب کردن کامل ساختمان برای مقاوم سازی مجدد را از بین می برد.
مرکزآهن، مرجعی تخصصی و به روز برای کسب دانش و اطلاع از آخرین تحولات بازار آهن و فولاد است. با وبلاگ جامع ما، همیشه از آخرین اخبار و اطلاعات این صنعت آگاه باشید.