مدیر وبلاگ
 
آمار واطلاعات
بازدید امروز : 3
بازدید دیروز : 3
کل بازدید : 27165
کل یادداشتها ها : 36
خبر مایه


1 2 >

بررسی اثرات FRP روی رفتار ستون بتن آرمه

ساختمان‌های بتن آرمه به دلیل ویژگی‌هایی همچون ارزانی و سهولت اجرا همواره نظر سازندگان را برای به‌کارگیری آن در ساخت‌و‌ساز جلب کرده است. در سال‌های اخیر بهسازی و تقویت ساختمان‌های موجود از موضوعات اصلی صنعت ساختمان و همچنین تحقیقات دانشگاهی به شمار رفته است. هدف از مقاوم سازی می‌تواند افزایش مقاومت، شکل‌پذیری و یا کاهش اثرات حرارت بر روی المان باشد. مقاوم‌سازی اعضای بتنی با مصالح کامپوزیتی FRP روش نسبتاً جدیدی به شمار می‌رود. مصالح FRP  خواص فیزیکی مناسبی دارند که می‌توان به مقاومت کششی بالا و ضخامت و وزن کم آن‌ها اشاره کرد. در ستون‌های بتنی استفاده از FRP ضمن افزایش ظرفیت برشی ستون، مد گسیختگی آن را از حالت برشی به خمشی تغییر داده و شکل‌پذیری را به میزان قابل‌توجهی افزایش می‌دهد. دور پیچی اعضای فشاری با الیاف FRP باعث افزایش مقاومت فشاری آن‌ها نیز می‌شود. این امر هم‌چنین باعث افزایش شکل‌پذیری اعضا تحت ترکیب نیروهای محوری و خمشی می‌شود. در این مقاله می‌خواهیم اثرات FRP را بر روی رفتار ستون بتن آرمه بررسی کنیم. موارد بررسی شده نشان می‌دهد که استفاده از FRP تأثیر به سزایی در مقاومت و همچنین شکل‌پذیری دارد.

حالت‌های شکست یک ستون بتن‌آرمه

به طور کل دو حالت برای شکست ستون بتن آرمه در حالت حد نهایی باربری در نظر گرفته شده است:

شکست فشاری ستون

در این حالت ستون با خرد شدن بتن شروع به شکست می‌کند و سپس با افزایش فشار، فولادهای مقطع نیز تسلیم  می‌شوند و در نهایت شکست کامل می‌گردد.

شکست کششی ستون

در این وضعیت نیز شکست مقطع ستون با تسلیم قسمتی از فولادهای مقطع در کشش در یک طرف مقطع آغاز شده و سرانجام با خرد شدن بتن در وجه دیگر ستون تکمیل می‌شود.

وقوع هریک از حالت شکست به نسبت لنگر خمشی به بار محوری وارد بر ستون بستگی دارد؛ به طوری که در یک ستون با فولادگذاری متفاوت و در یک محدوده‌ی وسیع تغییر خروج از مرکزیت از e=0  تا e=? ، شکست مقطع به طور تدریجی از شکست فشاری تا شکست کششی تغییر خواهد کرد. حالت‌های مختلف شکست ستون در ادامه بحث شده است.

الف) بارمحوری خالص

در این حالت فرض می‌گردد بار محوری بدون کوچک‌ترین خروج از مرکزیتی بر ستون اعمال ‌گردد. این امر سبب می‌شود که لنگر خمشی بسیار ناچیز شود و همه‌ی نقاط مقطع همزمان به  برسد. در این حالت فولادهای مقطع نیز به تنش تسلیم می‌رسند.

ب) لنگر خمشی خالص

این وضعیت درست بر خلاف وضعیت قبلی است. در این حالت مقدار خروج از مرکزیت بی‌نهایت در نظر گرفته می‌شود و عملاً کل مقطع به کشش در می‌آید. گسیختگی در این حالت کاملاً کششی است.

ج) حالت بالانس

در این حالت ترکیب بار محوری و لنگر خمشی به گونه‌ای است که قسمتی از مقطع تحت کشش قرار گرفته است و درست در همان لحظه‌ای که بتن در قسمت فشاری به کرنش نهایی 0.003می‌رسد، فولادهای کششی نیز به کرنش تسلیم می‌رسند. این حالت یک حالت مرزی بین شکست فشاری و شکست کششی محسوب می‌شود.

شکل 1 : منحنی اندرکنش بار محوری و لنگر خمشی در ستون

 

منبع: شرکت مقاومسازی افزیر


  

 

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 دسترسی 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

منبع: شرکت مقاومسازی افزیر


  

 

مقاوم سازی فونداسیون (شالوده) و پی

بارهای ساختمان از طریق شالوده به خاک زیر آن یعنی پی منتقل می گردد. از این رو نقش شالوده و پی در ایمنی ساختمان مهم می باشد.

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



  

 

راهکارهای 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. آسیبهای دال معمولاً در قسمت هاینامنظم آن مانند محل برخورد با راه پله، دیوار برشی و یا در نزدیکی بازشوهای کف مشاهده می‌شوند.

مقاوم سازی 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.

انواع راهکارهای تقویت دال

با توجه به نوع ضعف موجود در دال، راهکارهای مختلفی برای ترمیم دال وجود دارد که عبارتند از:

  1. تعمیر دال بتنی موضعی
  2. افزایش ضخامت دال (از بالا یا پایین)
  3. اضافه کردن تیرک فولادی
  4. اضافه نمودن نوارهای فولادی در وجوه دال
  5. مقاوم‌ سازی اتصال دال بتنی به دیوار برشی
  6. بهبود عملکرد دیافراگمی دال

1.تعمیر موضعی دال

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 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.

ترمیم دال کف و راه پله

ترمیم دال کف و راه پله

قویت خمشی دال با نوارهایFRP در دو جهت


  

راهکارهای مقاوم سازی اتصالات فولادی

بدلیل عدم شناخت کافی از رفتار اتصالات، بسیاری از آسیب های ایجاد شده در سازه ها از ضعف در طراحی یا اجرای اتصالات ناشی می شود. بنابراین بررسی آسیب های وارد شده بر اتصالات در اثر زلزله های گذشته امری ضروری می نماید.
آسیب های اتصالات در اثر زلزله های گذشته را می توان به آسیب های تیر، ستون، جوش، اجزا و چشمه اتصال طبقه بندی 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 بر اثر زلزله های گذشته بسیار هشداردهنده می باشد.

آسیب‌ اتصالات فلزی

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

الف- خرابی در تیرها

وقوع هشت نوع خرابی در تیر مطابق شکل محتمل است.

توضیح

نماد خرابی
کمانش بال (بال فوقانی یا تحتانی) G1
تسلیم بال (بال فوقانی یا تحتانی) G2
گسیختگی بال در ناحیه تفتیده (بال فوقانی یا تحتانی) G3
گسیختگی بال در خارج از ناحیه تفتیده (بال فوقانی یا تحتانی) G4
گسیختگی بال فوقانی یا تحتانی G5
تسلیم یا کمانش جان G6
گسیختگی جان G7
کمانش آرماتورشی جانبی مقطع G8

خرابی در تیرها

 

منبع: شرکت مقاومسازی افزیر


  




طراحی پوسته توسط تیم پارسی بلاگ