1

روش هاي مقاوم سازي سازه هاي بتنی

3 ، الهام بخشیان لموکی2یحیی شربتی ناوان ،1مجتبی اصغري سرخی 09113546642: تلفن-24پالك-15کوي کارمندان کوچه -ساري-مازندران:آدرس

com.yahoo@808mojtaba

خالصه) مسکونی به آموزشی(یا اگرقصد تغییر کاربري ساختمان وآسیب دیده باشد ...) زلزله یا گود برداري یا (ایط خاصچنانچه سازه اي تحت شر

، تغییر یا افزایش در میزان طبقات سازه را داشته باشیم دیگر سازه موجود ایمنی و شرایط مطلوب براي تحمل بار هاي وارده را نخواهد ها براي بنایی و نیاز به تقویت سازه هاي زیر به دنبال فرسوده شدن سازه .میم و تقویت سازه هستیمداشت و نیازمند مقاوم سازي یا تر

ها در سراسر جهان، صورت سازي سازه گیرانۀ طراحی، طی دو دهۀ اخیر تأکید فراوانی بر روي تعمیر و مقاوم برآورده کردن شرایط سختآنچه در این مقاله به آن اشاره . خیز، اهمیت فراوانی یافته است خصوص در مناطق زلزله بهها اي سازه از طرفی، بهسازي لرزه. گرفته است

شده شرح تکنیک هاي مختلف مقاوم سازي سازه هاي بتنی و بخصوص مقاوم سازي سازه ها با بروش میلگرد کاشتنی و معایب و مزایاي ي بتنی شده استدر انتها نیز اشاره اي به روش هاي نوین مقاوم سازي سازه ها و . میباشدهر روش

FRP- آلتراسونیک– چکش اشمیتس-NSMم سیست -مقاوم سازي : کلمات کلیدي

مقدمه

زیادي براي مقاوم سازي هاي در این میان تکنیک. خیز، اهمیت فراوانی یافته است خصوص در مناطق زلزله ها به اي سازه زه بهسازي لر :. مرحله کلی زیر به عنوان اصول مقاوم سازي رعایت میگردد3بکار برده شده است که در همه این تکنیک ها

شناسایی و قضاوت اولیه-1مرحله نقشه مشخصالت فنی،نحوه انتقال بار جانبی سازه ،سابقه و مشخصات طرح از قبیل گزارش ژئوتکنیک خاك محله در اولین مرحل

.،دفترچه محاسبات و از این قبیل تهیه میگردد تهیه اطالعات الزم از ظاهر سازه اجرا شده2مرحله

بازدید مکرر از سازه- ...)تن ومقاومت میلگرد ها و ب( اندازه گیري اعضاي سازه- بررسی کیفیت اجراي تیر ها و ستون ها،دیوار برشی ،سیستم سقف،پوشش بتن روي میلگرد ها،قطع و پیوستگی میلگرد ها-

بررسی نهایی در ترمیم 3 مرحله [1]. اقتصادي و اجرایی بودن و سرعت اجراي طرح میباشد هاعوامل اصلی در تقویت سازه

)بررسی وضعیت داخلی بتن تیر و ستون ها ( روش هاي نمونه برداري از سازه

...) :چکش اشمیتس و(روش غیر مخرب .مقاومت اعضا تعیین میگردد)میله(برحسب میزان برگشت چکش

شجوي کارشناسی عمران دانشگاه گیالندان -1

2 دانشجوي کارشناسی ارشد زلزله دانشگاه سمنان- 3 دانشجوي کارشناسی عمران دانشگاه صنعتی بابل-

2

:مشکالت استفاده از چکش اشمیتس ت کم بهنگام برخورد با ریزدانه نشان دادن مقاوم- نشان دادن مقاومت زیاد بهنگام برخورد با درشت دانه- نشان دادن مقاومت میلگرد هنگام برخورد به میلگرد در اثر کم بودن پوشش بتن-

)تراسونیکاول( روش ارسال امواج .مقاومت بتن بر حسب سرعت عبور امواج تعیین میگردد

)تراسونیکاول( روش ارسال امواج بروش ضعیت داخلی بتن تیر و ستون ها بررسی و-1شکل

:تراسونیکاولمشکالت روش .هرچه در بتن مسلح تراکم میلگرد در منطقه مورد آزمایش زیاد باشد باعث میشود مقاومت کاذب نشان دهد - .اردذاشباع بودن یا غیر اشباع بودن بتن در محاسبه تاثیر میگ - .تاثیر دارد)تخلخل بتن( هواوجود حباب - )در تیر ها قسمت میانی(لتراسونیک باید در قسمتی که پوشش میلگرد کمتر است نصب شوداو روش مغزه گیري بتن

.براي داشتن نمونه هاي استاندارد باید ارتفاع نمونه ها از دو برابر قطر آن بزرگتر باشد .دریافت شود مقاومت بیشتري نشان خواهد داددر این روش هرچه نمونه از عمق بتن با مته

نمونه ها از جایی میبایست برداشت شود تا نقاط ضعف در سازه ایجاد نشود . طول دهانه نزدیک تکیه گاه میباشد ¼بهترین مقطع براي نمونه برداري در .در تیر ها

.را در تار خنثی تنش به بتن وارد نمی آید در مقطع عرضی بهترین جا براي نمونه گیري نزدیک تار خنثی میباشد زی .همچنین مغزه گیري از بتن را میتوان از بتن روي تیرچه ها انجام داد تا به باربري تیر یا ستون سازه هم لطمه وارد نیاید

fy از میلگرد هاي مقطع بمنظور تعییننمونه برداري

. مختلف و از جایی برداشت شود تا کمترین تاثیر در مقاومت مقطع داشته باشدنمونه ها میبایست از انواع فوالد هاي موجود در محل هاي انتهاي تقویتی) 1-الف:فوالد هاي طولی )الف

) طول دهانه ¼ترجیحا از (میابست از منتهی الیه قسمت تقویتی نه از میلگرد هاي سراسري در مقاطع بزرگ دروسط دهانه در باالي تیر: فوالد اسمی)2-الف از وسط نمونه برداشت شود): خاموت یا تنگ(الد عرضی فو)ب .در مقطع عرضی میلگرد ها از قسمت گوشه نمونه برداشت نشود-که پوشش بتن روي آن ازنقاطی(است برداشت شود) برش حداقل(فوالد عرضی در تیرها باید ازوسط تیرها قسمتی که ممان ماکزیمم-

).کم است .برداشت شود) حداقل(و به هیچ وجه نباید از میلگرد هاي سراسري. نباید از محل گره ها نمونه برداري انجام گیرد-

روش هاي سنتی مقاوم سازي سازه هاي بتنی روش هاي تقویت پی

:ستون مربوطه نیاز به تقویت دارد ولی د ن نیاز به تقویت ندار هایکهپی)الف

3

هرچه طول چال بیشتر باشد . با مته میلگرد هاي طولی ستون جدید در داخل پی جاگذاري میشودي آن و شستشوبوسیله چاله زنی .مقاومت درگیري فوالد و بتن بیشتر میشود

میلگرد بیشتر و قطر میلگرد هاي کمتر داد جدید به صورت تعAs براي ستون جدید باشد توصیه میشود این As اگر در محاسبات نیاز به .ردد تا مقاومت درگیري بیشتري ایجاد گردداستفاده گ

و باید توجه داشت که اگر ارتفاع ستون کم باشد امکان اجراي پدستال نخواهد در چال زنی سعی شود از سیستم پدستال استفاده شود .بود

مقاوم سازي پی ستون ها بوسیله سیستم پدستال-2شکل

درسیستم پدستال بدلیل وارد کردن میلگرد بصورت خم در پی در نتیجه فاصله میلگرد هاي انتهایی تا مرکز ستون زیاد خواهد بود و F=fy . As M=F . d :مطابق رابطه زیر ظرفیت ستون براي تحمل خمش در پاي ستون افزایش خواهد یافت

.دستال نیروي وارده به میلگرد کمتر و ضریب اطمینان بیشتر خواهد شد و مشکل برش پانچ نیز حل خواهد شدپدرنتیجه در سیستم .با شناژ بندي نیز سختی صفحه پی بیشتر خواهد شد

:پی نیاز به تقویت دارد)بمصالح پر کننده میتواند .برداري اطراف پی بجاي خاك برداشت شده از مصالح پر کننده استفاده می نماییمبراي حل مشکل پی با خاک

.باشد% 95بتن مگر،مصالح سنگی ؛مصالح رودخانه اي با تراکم باالي ی سطح جدید معیار کنترل و فوالدگذاري خمش کنترل قرار میگیرد و براي ظرفیت باربريربراي کنترل پانچ هر دو پی قدیم و جدید معیا

.میباشد

اتقویت ستون هروش هاي از خطاي اجراي ستون ها یا نا شاقولی بودن ستون در طبقه باشد بوجود آمده مشکالت ستون هاي سازه میتواند ناشی از خروج مرکزیت

میان جهات قرارگیري آن تغییر می که در طبقات یکی درمیشود تنگ در داخل ستون جدید استفاده Uکه براي تقویت ستون ها از دو قبل از افزایش مقطع ستون ها باید حتما گوشه هاي ستون را بشکنند وبا ماسه پاشی و شستشو با فشار آب سطح کامال زبر و آماده .نماید

.صال با سطح بتن جدید شودتا

ایجاد پانچ هایی در سقف براي بتن ریزي ستون جدید-4شکل مقاوم سازي ستون هاي بتنی-3شکل

4

برشی و فشاري کمک ،ن براي مقاومت برشی و فشاري و از مقطع جدید مقاومت کششیبا افزایش مقطع ستون ها از مقطع قدیم میتوا .گرفت

:نحوه بتن ریزي در ستون جدید . باشد و از مواد منبسط کننده و موادروان کننده میبایست در بتن استفاده شود3 تا 1اسالمپ بتن جدید باید بین

و در حین بتن ریزي . ارتفاع ستون باشد¼ر راس ستون و در ستون هاي بین طبقات در حدود قیف مناسب بتن ریزي در صورت امکان د .از شمعک گذاري براي تامین پایداري سقف استفاده شود

و براي عبور .بتن ریزي ستون یکبار از وسط ستون انجام میشود و سپس باقیمانده ستون بوسیله قیف در راس ستون بتن ریزي میشود میگردد اینچی که با مته مغزه گیري میشود استفاده4 طولی ستون از کف مطابق شکل از پانچ هاي با قطر میلگرد هاي

. گره قرار گیرد½وصله ستون جدید بهتر است بجاي قرار گرفتن در گره در اید براي هر میلگرد پانچی با مته در نظر گیریم به مشکل اجرایی بر می خوریم که براي همین بهتر اگر تعداد میلگرد ها زیاد باشد چون ب

.است از تعداد میلگرد کمتر با قطر بیشتر استفاده شود

تقویت تیر هاروشهاي . شکل وارونه استفاده میکنیمUدر تقویت تیر ها نیز براي تحمل برش در ستون جدید از دو خاموت

.بور میلگرد طولی جدید تیر از محلی که ستون قرار دارد از خم استاندارد استفاده میشودبراي ع

تقویت تیر ها-5شکل

.شودمی با حداکثر فواصل آیین نامه استفاده d/4براي فوالد عرضی تیر ها از میلگرد هاي با قطر زیاد .یزي از این محل ها به درون تیر جدید صورت گیرددر هر چند سوراخ دو سوراخ مقابل بزرگتر پانچ میشوند تا بتن ر

. وارونه به عنوان فوالد عرضی استفاده می شودUامکان قالب کردن میلگرد وجود ندارد بنابر این از دو

)NSMنزدیک به سطح روش (مراحل کاشتن میلگرد چال زنی و تمییز کردن محل چاله و سطح بتن اطراف- ضربه و ارتعاش -+ ور کردن فضاي تزریق و افزایش فشار تزریق محص+ قرار دادن میلگرد - .از سیمان زودگیر اسفاده میشود و دوره مراقبت را افزایش می دهیم -

:مواد تزریق در کاشتن میلگرد ها )منبسط کننده(و مواد افزودنی چسب کانتکس ، مواد روان کننده+ آب ، سیمان ، 4ماسه عبوري از الک نمره -

اتصال دستک فوالدي .با اتصال دستک در زیر تیر و ستون طبقه میتوان مقاومت خمشی تیر نزدیک تکیه گاه را زیاد نمود

5

فوالدي احداث دستک – 6شکل

و در مجل مورد نظر قرار داده را با پانچ سوراخ نموده و بولت ها را ستونبتن براي اتصال دستک در تیر و ستون ابتدا محل هاي مورد نظر

.یم محکم و مقطع فوالدي را به آن جوش میدهPlateبا پیچ به

نحوه اتصال دستک فوالدي به تیر ستون-7شکل

FRPرشه با مقاوم سازي ستون و ع

... عمدتا براي بهسازي رفتار سازه هاي موجود یا تعمیر خرابیهاي ایجاد شده در اثر خستگی ، خوردگی ، فرسودگی وFRPپوشش هاي 18 برابر بتن و 50نسبت وزن به مقاومت این مواد . این پوشش به وجه خارجی عضو بتن می چسبند .در سازه هاي موجود به کار میروند

، الیاف شیشه CFRP متداول در مهندسی عمران عبارتند از الیاف کربن FRPانواي کامپوزیت هاي پلیمري .والد میباشد برابر فGFRP از محاسن کامپوزیت هاي پلیمري . و الیاف آرامیدFRP میتوان به وزن کم ، انعطاف پذیري باال ،راحتی در جابه جایی، سرعت

اه ، سادگی اجرا و امکان تقویت به صورت خارجی و از معایب آن نیزمیتوان به آسیب پذیري در عمل باال، برشکاري در قطعات دلخو [2].مقابل آتش سوزي و کم تجربگی مشاوران و پیمانکاران اشاره نمود

FRPستون هاي یک پل قبل و بعد از مقاوم سازي با جاکت -8شکل

6

-ی متر بر روي سطح تمیز شده عضو سانت15 تا5 با عرض FRPدر اعضاي تخت مانند دالها و تیر ها صفحات پیش ساخته کامپوزیت هاي .سطح بتن با ماسه و با فشار هوا تمیز می شود و با استفاده از چسب چسبانده میشوند

. در اعضاي عمودي مانند ستون ها براي تقویت از صفحات پیش ساخته که در آنها الیاف به صورت حلقه اي قرار دارند استفاده میشود ی با الیه چسب روي آن را می پوشاند و صفحه مورد نظر در راستاي مشخص روي عضو چسبانده می پس از آماده سازي سطح عضو بتن

[3] .شوند

NSM بروش FRP هاي اتصال کامپوزیت و بعدازتخلیه شیار از ذرات اضافی و گرد. روش کار این است که با برش سطح بتن بوسیله اره شیارهایی روي سطح المان ایجاد شود

در استفاده از این روش براي اتصال . غبار ، تا حدود نیمی از شیار میله کامپوزیت در شیار قرار می گیرد و با اپوکسی شیار پر میشود [4]. کامپوزیت باید پوشش بتن ضخیمی در المان وجود داشته باشد

FRPعرشه ساخته شده از کامپوزیت بتن و ریخته میشود و عرشه به تیر ها که از میلگردهاي برشی استفاده کرده است متصل می FRPدر این روش بتن در قالب پانل هاي

ماهیچه بتنی مابین پانل هاي عرشه کامپوزیتی . ند بعد از قرار دادن پانل ها بر روي تیر فوالدي میلگردهاي برشی جوشکاري میشو.گردد [5].و تیر فوالدي قرار میگیرند

بروش شیارزنیFRPاتصال کامپوزیت هاي -9شکل

7

SRPمقاوم سازي با ورقهاي مسلح به پلیمر

SRPسیستم .این تکنیک شامل سیم هاي شکل داده شده فوالدي با مقاومت باالي مشبک محاط شده در رزین هاي پلیمري میباشد . میباشدFRP است و نصب آن شباهت بسیاري بروش هاي مقاوم سازي سنتی فیبر هاي مسلح با پلیمر براحتی قابل نصب

مربوط به CFRPیک اشکال کامپوزیت . بعلت مستحکم بودن ، عدم چسبندگی ، اجرا سریع و دوام باال از این کامپوزیت استفاده میشود [6]دیگر با استحکام برابر و هزینه کمتر را شکل میدهدهزینه آنهاست که انگیزه گسترش سیستم هاي کامپوزیتی

تیجه گیرين : وجود دارد از قبیل براي مقاوم سازيام المان هاي سازه ضعیف هستند راهکارهاي مختلفیهنگامیکه به این نتیجه رسیده شد که تم

)کمک از بادبند یا دیوار برشی(تغییر در سیستم بار جانبی- افزایش مقطع و شاتکریت بتن- کاشت میلگرد در نواحی ضعیف- والدي احداث دستک ف- ...و...) کربنی،شیشه اي(FRPاستفاده از الیاف هاي مسلح-

ادبند تمرکز تنش در این نقاط ایجاد میشود و نقاط دیگر از تنش رهایی می یابند و قطعا المان هاي قبلی در با بکار بردن دیوار برشی یا ب .این محل ها جوابگو نخواهند بود

نباشد می توان از باکس هاي مخصوص در خارج پالن سازه استفاده ) پالن(اگر امکان بکار بردن دیوار برشی یا بادبندي در داخل سازه .ی باید اتصاالت سازه اي مناسب در این نقاط را تامین نمودنمود ول

ترین روش مقاوم سازي سازه بهتر است بهینه روش هاي سنتی و جدید در مقاوم سازي سازه هاي بتنی ویژگی هاي هر یک ازتوجه بهبا .بتنی انتخاب شود

FRP با میلگرد هاي کامپوزیتنمونه اي از دال مسلح -10شکل

براي مقاوم سازي تیر پل هاSPRي نصب کامپوزیت ها -11شکل

8

مراجع

"ر العمل بهسازي لرزه اي سازه هادستو"-390نشریه شمازه - 1 شهرام ملکی-تالیف دکتر فریبرز ناطق الهی FRP مقاوم سازي سازه هاي بتنی با استفاده از - 2

3-P.Chang Huang,Yaau T.Hse,Antonio Nanni-“ASSESSMENT AND PROPOSED STRUCTURAL REPAIR STRATEGIES FOR BRIDGE PIERS IN TAIWAN DAMAGED BY THE JI-JI EARTHQUAKE“ 4 -J.G.Teng ,J.F.Chen,L.Lam-“FRP Strengthened RC Strictures” 5-T.E.Ringelstetter,Lawrence.C Bank,Fabio Matta,Antonio Nanni-“Development of a Cost-Effective Structural

FRP Stay-In-Place Formwork System for Accelerated and Durable Bridge Deck Construction“ 6-A.Lopez,N.Galati,T.Alkhardaji, Antonio Nanni-“ Strengthening of a reinforced concrete bridge with externally bonded steel reinforced polymer (SRP)”