راهکار تقویت اتصالات فلزی جوشی

پس از بررسی آسیب های متداول در اتصالات جوشی و ارائه ضوابط مهم برای طراحی ورق های تقویت چشمه اتصال و ورقهای پیوستگی و نحوه محاسبه نیروها در مقاطع بحرانی اتصال، در این بخش به معرفی روشهایمقاوم سازی اتصالات جوشی متداول می‌پردازیم.

استفاده از ورق روسری و زیر سری مضاعف

در صورتی که از جوش ورق‌های زیرسری و روسری به ستون اطمینان نداشته و یا در حین زلزله بـه آنها صدمه وارد آمده باشد، استفاده از ورقهای زیرسری و روسری مضاعف (شکل 8) می‌تواند در برنامه کارقرار گیرد.

در صورتی که هیچ اطمینانی از جوش ورق روسری موجود به ستون نباشد و یا این جوش از بین رفته باشد، ضخامت ورق روسری و زیرسری باید برای لنگر پلاستیک تیر طراحی شود. اما اگر اضافه کردن ورق زیرسری و روسری به منظور تقویت اتصالات فلزی وضعیت موجود باشد، ضخامت آن بر حسب قضاوت تعیین می‌گردد.

مقاوم سازی اتصالات فولادی با پیش‌تنیدگی خارجی بوسیله کابل کششی

این روش یکی از نوین‌ترین روش های مقاوم سازی و  بهسازی اتصالات فولادی که در سالهای اخیر توسعه یافته است. کابل با مقاومت بالا معمولاً در قسمت میانی تیر تعبیه می‌گردد. این روش را با چهارکابل نیز می‌توان اجرا نمود. حسن استفاده از چهار کابل این است که با از بین رفتن یک کابل عملکرد اتصال مختل نمی‌گردد. مقاومت برشی اتصال توسط دو نبشی که در قسمت فوقانی و تحتانی قرار دارد و نیروی اصطکاکیبین تیر و ستون که به علت پیش‌تنیدگی کابل نیز افزایش یافته، تامین می‌گردد.
جدایی تیر از ستون منجر به جذب انرژی می‌گردد، زیرا با جداشدگی تیر از ستون کابلها به کشش افتاده و عملکرد غیرخطی کابل ها باعثجذب انرژی می‌گردد. استفاده از این روش منجر به افزایش مقاومت، سختی و  شکل‌پذیری اتصال می‌گردد.
در استفاده از این روش بعضی از مشکلات مانند تسلیم شدن کابل ها، کمانش موضعی تیر و … وجود دارد.
از محاسن این روش می توان به:
– یکسان سازی عملکردی غیرخطی اجزای سازه ای و در نتیجه محدود نمودن نیروهای لرزه ای به وجود آمده و فراهم نمودن میرایی اضافی برای سازه
– برگشت سیستم به حالت اولیه بعد از ایجاد تغییرشکلهای به وجود آمده در اثر بارهای لرزهای
– کاهش و یا خذف خسارت های شدید به المانهای سازه‌ای اصلی اشاره نمود.

مقاوم سازی دال بتنی

دال ها عملاً وظیفه تحمل بارهای قائم را دارا می‌باشند ولی چون عملکرد دیافراگم افقی را نیز دارند، باید بـا اعضای مقاوم جانبی سازه اتصال داشته و از سختی و مقاومت کافی برخوردار باشند. راهکار مقاوم سازی دال بتنی: آسیبهای دال معمولاً در قسمت های نامنظم آن مانند محل برخورد با راه پله، دیوار برشی و یا در نزدیکی بازشوهای کف مشاهده می‌شوند.

اصلاح دال ها نسبت به سایر اعضای سازه ساده‌تر می‌باشد و در صورتی که دال به هر دلیلی مقاومت لازم در برابر بارهای وارد بر آن را نداشته باشد می‌توان از روش‌های بسیار ساده‌ای برای تقویت آن استفاده کرد.

برای تعمیر دال بتنی و ترک‌های موجود در بتن، مواد پلیمری اپوکسی یا دوغاب سیمان را  می‌توان در داخل ترک ها تزریق نمود.

برای خردشدگی بتن و کمانش و شکست میلگردها باید از راهکارهای تعویض استفاده نمود.

ترمیم دال را می‌توان مطابق شکل 1 انجام داد. بدین گونه که بعد از جدا نمودن مصالح آسیب دیده، آرماتورهای جدید جای‌گذاری و به آرماتورهای موجود جوش می‌گردند. مشخصات بتن جدید باید شبیه به بتن موجود باشد. در مکان هایی کـه خـوردگی شدید باشد، آرماتورهای جدید جایگذاری شده نباید نو و بدون خوردگی باشند، چرا که آرماتورهای جدید و قدیم بـا یکدیگر تـشکیل پیل الکتریکی می‌دهند که این امر منجر به خوردگی شدید آرماتورها  می‌گردد.

در مواردی که مقاومت و سختی دال کم باشد، با افزایش ضخامت آن می‌توان این عیب را رفع نمود. بتن و میلگردهای جدید بر روی سطح و یا زیر دال موجود می‌تواند اجرا گردد .

در روشی که افزایش ضخامت از قسمت فوقانی آن صورت می‌گیرد، مقاومت خمشی نیز افزایش می‌یابد، زیـرا علاوه برافزایش عمق مؤثر،آرماتورهای منفی نیز اضافه می‌گردند.

در روش دیگر که افزایش ضخامت از قسمت زیرین دال می‌باشد، مقاومت خمشی به علت افزایش آرماتورهای کششی اضافه می‌گردد.

با بتن ریزی معمولی می‌توان ضخامت دال را از قسمت فوقانی افزایش داد، ولی برای افزایش ضخامت دال از قسمت تحتانی آن بهتر است از روش بتن پاشی استفاده نمود.

با افزایش ضخامت از روی دال، سختی مورد نیاز برای عملکرد دیافراگمی کف نیز افزایش یافته و بـه طور کلی این روش نسبت به روش افزایش ضخامت از قسمت تحتانی دال، روش متداولتر و آسانتری می‌باشد. 

اگر افزایش ضخامت دال از قسمت تحتانی آن صورت گیرد، برای بهبود عملکرد دیافراگمی باید تیرها نیز با ژاکت بتنی تقویت شوند.

مقاوم سازی فونداسیون (شالوده) و پی

هر تغییری در ساختار و ابعاد پی، شامل مقاوم سازی فونداسون می شود. مقاوم سازی عموما در شرایط محدود شده و نامساعد انجام می شود، در نتیجه مشکلات و پیچیدگی های خاص خود را دارد.

گسیختگی های موجود در پی ساختمان ها  به دو صورت نهان و یا قابل مشاهده ایجاد می شوند. قسمت های قابل مشاهده به شکل خرد شدگی و … 
آشکار است و قسمت های نهان به دلیل نشست، تورم خاک، ناپایداری ساختمان و … ایجاد می شوند و با گذشت زمان به شکل گسیختگی های قابل ملاحظه در می آیند.

معمول‌ترین موارد آسیب‌پذیری فونداسیون و پی به قرار زیر است:

آسیب‌پذیری فونداسیون  

– وجود نیروی کششی بلند کننده
– عدم کفایت ظرفیت خمشی یا برشی (برش خمشی یا برش سوراخ کننده) مقطع پی
– تهاجم مواد شیمیایی مضر موجود در خاک و آب زیرزمینی به بتن پی
– عدم کفایت مقاومت جانبی برای تحمل نیروهای جانبی وارد بر پی
– وجود نیروی فشاری یا کششی بیش از ظرفیت سازه‌ای در شمع ها
– وقوع تنش فشاری بیش از ظرفیت باربری پی در زیر فونداسیون
– وجود نیروی فشاری یا کششی بیش از ظرفیت ژئوتکنیکی سازه‌ای در شمع‌ها
– وجود نشست‌های زیاد و غیرقابل قبول در پی
– وجود پتانسیل روانگرایی، ماسه سریع و تورم در خاک زیر فونداسیون
– عدم پایداری ساختگاه سازه، مخصوصاً برای ساختمانهایی که بر روی زمینهای شیبدار احداث شده‌اند.

روند مطالعات ارزیابی شرایط پی و شالوده شامل موارد زیر می‌باشد:
– تحقیق اسناد و بایگانی مدارک طراحی ساختمان برای گزارش مکانیک خاک
– بررسی خاک‌ها در قالب نمونه‌گیری و انجام آزمایش های مرتبط، اندازه‌گیری سطح آب زیرزمینی و میزان فشار آب 
– برآورد ابعاد پی ساختمان و شالوده دیوارها. در صورت لزوم بعضی از پی ها تحت گمانه‌زنی قرار گرفته و در این گمانه‌ها میزان زوال مصالح را بررسی می‌کنند.
– بررسی آثار نشست پی شامل شکل‌گیری ترک‌ها و کج شدن دیوارها، برآمدگی مناطق مجاور و مسیرهای قائم و افقی پی
– کسب اطلاعات لازم از هندسه، پیکربندی و نقشه‌های اجرایی ساختمان و شالوده و بارگذاری
– مدل‌سازی و تحلیل
– ارزیابی
– ارائه طرح مقاوم سازی شالوده

مقاوم سازی دیوار بتنی

جهت تامین ظرفیت و عملکرد مورد انتظار، تقویت، ترمیم و مقاوم سازی دیوار بتنی و نیز بنایی می‌توان از سیستم FRP استفاده کرد. استفاده از سیستم مقاوم سازی دیوار برشی با FRP، ضمن افزایش مقاومت خمشی و برشی، باعث توزیع تنش در کل صفحه به جای تمرکز در یک نقطه خاص می‌شود. لذا دیوار در مقابل بارهای جانبی دینامیکی و رفت و برگشتی زلزله و محیط های مستعد خوردگی محافظت می‌گردد.

در مجموع می‌توان با مصالح FRP به موارد زیر دتسترسی پیدا کرد:

• مقاوم سازی دیوار های بتنی با FRP جهت افزایش مقاومت خمشی
• مقاوم سازی دیوار های برشی بتنی با FRP جهت افزایش مقاومت برشی
• افزایش سختی دیوار بتنی با FRP
• افزایش مقاومت در برابر انفجار
• کنترل گسترش ترک
• افزایش دوام و عمر – افزایش مقاومت در برابر خوردگی
• آب بند و عایق نمودن دیوار بتنی با FRP
• افزایش شکل پذیری دیوار بتنی با استفاده از FRP
• ترمیم ناشی از خوردگی دیوار بتنی با استفاده از FRP

تقویت سازه ای دیوارهای برشی با FRP

انواع مختلف دیوارهای سازه ای مسلح و غیر مسلح را می‌توان با مصالح FRP مقاوم سازی کرد که عبارتند از:

مقاوم سازی دیوارهای برشی بتنی با FRP، تقویت دیوارهای بتنی غیر مسلح با FRP و مقاوم سازی دیوارهای بنایی با FRP.