مقاوم سازی اتصالات بتنی

در ساختمان‌ های با قاب خمشی، اتصال صلب تیر به ستون عامل اصلی باربری جانبی سازه می‌باشد. خسارات وارده به این نوع قاب‌ها در ناحیه اتصال تیر به ستون رخ می‌دهد. در گذشته تحقیقات و در نتیجه دستورالعمل‌های آیین نامه‌ای در اتصالات بتنی بسیار محدود بود و در نتیجه مهندسین کمتر به جزئیات این ناحیه توجه می‌کردند و تنها خود را ملزم به رعایت تأمین طول مهاری کششی برای میلگردهای منفی تیر می‌دانستند. همچنین جزئیات سخت در آرماتوربندی ناحیه اتصال و اجرای ضعیف آن منجر به نامناسبی رفتار این جزء سازه‌ای شده است. نمونه ای از مقایسه جزئیات آرماتوربندی صحیح و ناصحیح اتصال بتنی تحت بارهای رفت و برگشتی در شکل 1 نشان داده شده است.

ه منظور شناخت بهتر از رفتار لرزه ای اتصالات بتنی در اشکال شکل 2 و شکل 3 نمونه‌ای از آزمایش انجام شده بر روی اتصال بتنی کناری و میانی تحت بار دینامیکی رفت و برگشتی به همراه منحنی نیرو -تغییرمکان و شکل خرابی آنها تحت تغییرمکانهای مختلف نشان داده شده است. مقایسه دو شکل بیانگر رفتار ترد نمونه شکل 2 نسبت به نمونه شکل 3 است.

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 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.