مقاوم سازی ستون فولادی

عمده خرابی موجود در ستون های فلزی شامل کمانش موضعی و کلی و گسیختگی در محل  درزها و وصله‌ها می‌باشد. این آسیب های نیاز به مقاوم سازی ستون فولادی زا نشان می دهد. در شکل (1) نمونه‌هایی از خرابی ستون‌های فولادی نشان داده شده است.

از جمله راه های مقاوم سازی ستون فولادی، اضافه نمودن ورق پوششی به بال ستون می‌باشد. این روش در شکل 2 نشان داده شده است. در این روش با افزایش ضخامت بال از کمانش موضعی بال ستون نیز جلوگیری می‌گردد.

اضافه نمودن ورق موازی با جان ستون و تبدیل آن به مقطع جعبهای منجر به مقاوم سازی ستون فولادی می‌شود. این روش در شکل 3 نشان داده شده است. اضافه نمودن ورق موازی با جان ستون، افزایش ممان اینرسی درامتداد موازی با جان را در پی دارد.

این روش برای مقاوم سازی مقاطع فولادی باز مانند مقاطع  I  و H  بکار می‌رود. با محصور نمودن ستون فولادی، سختی آن افزایش یافته که این امر موجب بالا رفتن سختی برشی نیز می‌گردد. برای بالا بردن سختی خمشی ستون، باید روکش بتنی ستون فولادی در طبقات مختلف پیوسته باشد.

ترمیم ستون فلزی خورده شده با استفاده از ژاکت بتنی به عنوان راه حلی موثر توصیه می‌گردد (شکل 5). تقویت ستون فولادی با این روش در برابر آتش‌سوزی نیز مقاومت خوبی خواهند داشت.

مقاوم سازی اتصالات فولادی

راهکارهای مقاوم سازی اتصالات فولادی

بدلیل عدم شناخت کافی از رفتار اتصالات، بسیاری از آسیب های ایجاد شده درسازه‌ ها از ضعف در طراحی یا اجرای اتصالات ناشی می‌شود. بنابراین بررسی آسیب‌های وارد شده براتصالات در اثر زلزله‌های گذشته امری ضروری می‌نماید.
آسیب های اتصالات در اثر زلزله‌های گذشته را می‌توان به آسیب های تیر، ستون، جوش، اجزا و چشمه اتصال طبقه‌بندی نمود.
آسیب های وارده به اتصال ممکن است یکی از انواع فوق و یا چند نوع مختلف باشد. مشاهده وسیع اینگونه آسیب ها در اتصالات براثر زلزله‌های گذشته بسیار هشداردهنده می‌باشد.

انواع خرابی‌ها و صدمات وارده بر ناحیه اتصال در حین زلزله به صورت زیر طبقه‌بندی می‌شوند:
(الف) خرابی در تیرها (G)
(ب) خرابی در بال ستونها (C)
(پ) خرابی در جوش (W)
(ت) خرابی در ورق برشی جان (S)
(ث) خرابی در چشمه اتصال

استفاده از ماهیچه  

اضافه کردن این ماهیچه باعث انتقال مفصل پلاستیک از بر ستون به داخل تیر می‌گردد. اضافه نمودن ماهیچه در صورت امکان بهتر است تنها در بال پایینی صورت گیرد زیرا تجربیات حاصل از زلزله، مبین شروع خرابی از بال تحتانی تیر است و همچنین اضافه نمودن ماهیچه در بال بالایی مستلزم خراب نمودن دال می‌باشد.

لچکی‌های قائم در بال فوقانی و تحتانی

تقویت اتصالات فلزی صلب با لچکیهای قائم است. تعداد لچکیها می‌تواند یک و یا دو عدد باشد.

استفاده از ورق کناری (ورق گونه)

در این روش نیروهای کششی و فشاری بال های فوقانی و تحتانی تیر به کمک ورق‌های گونه به ستون انتقال داده می‌شود.

استفاده از مقطع T شکل

با استفاده از مقاطعT شکل می‌توان اتصال فولادی را مقاوم سازی نمود. در بعضی از موارد مقطع را تنها در بال پایینی اتصال اجرا می‌نمایند که با استفاده از این روش می‌توان بدون تخریب دال اتصال را  مقاوم سازی نمود. ورق‌های پیوستگی را در امتداد مقاطعT  شکل نیز باید اجرا نمود

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 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 و افزایش مقاومت موضعی تیرهای دارای سوراخ

یکی دیگر از کاربردهای FRP  افزایش مقاومت موضعی تیرهای دارای سوراخ  (معمولا تأسیساتی) می‌باشد. در این روش می‌توان اطراف سوراخ‌ها را بطور موضعی با FRP تقویت کرد.

مقاوم سازی از طریق سیستم مهاربندی اصولاً به این جهت مورد استفاده قرار می‌گیرد که بتوان از ظرفیت باربری سیستم FRP  نهایت استفاده را برد. گسیختگی های ناشی از جداشدگی لایه‌هایFRP عموماً در اثر نبود چنین سیستمی می‌باشد. در این روش از دور آرماتور کردن کامل انتهای FRP توسط نوارهایی از FRP استفاده می‌گردد.

با توجه به اینکه معمولاً، ناحیه فوقانی تیرهای موجود به دلیل وجود دال، قابل دستیابی نیستند، از نوارهایی که فقط سطوح پایینی و جانبی تیر را می‌پوشانند استفاده می‌گردد. از سایر روش ها نیز می‌توان به استفاده از آرماتورهای مخصوص در انتهای لایهFRP  نام برد. این روش یکی از اولین روشها بوده که جهت نصب و مهاربندی صفحات فولادی مورد استفاده قرارمی‌گرفت. بر اساس مطالعات انجام شده، این روش بر روی لایه‌های کامپوزیتی نیز مناسب بوده و اثر مثبتی از خود نشان می‌دهد ولی مشکلی که ایجاد می‌کند سوراخ شدن لایه FRP بوده که اثر نامطلوبی بر عملکرد آن خواهد داشت و باعث ایجاد تمرکز تنش در FRP  می‌گردد.