مقاوم سازی با FRP (اف آر پی) چیست؟

مقاوم سازی سازه بتنی همواره یکی از چالش های پیش روی مهندسان و پیمانکاران در پروژه های مختلف بوده است. مقاوم سازی سازه های بتنی و مرمت آن ها برای تحمل بارهای مضاف طراحی شده و بهبود نارسایی های ناشی از فرسایش ضروری است و می تواند نقش بسیار مهمی را در دوام سازه و پیشگیری از خرابی های احتمالی داشته باشد. روش جدیدی که توانسته به دلیل برتری های خود جایگزین روش های قدیمی مقاوم سازی شود، مقاوم سازی با FRP است. این روش با ترکیب رزین پلیمری به عنوان پلیمرهای مسلح شده با الیاف انجام می شود و می تواند نقش بسیار مهمی را در مقاومت سازه های بتنی و پیشگیری از خرابی های رایج آن ها داشته باشد. اجرای صحیح و انتخاب مصالح مورد نیاز برای اجرای FRP بسیار حائز اهمیت است که در ادامه مقاله قصد داریم بیشتر در مورد آن ها صحبت کنیم.

مقاوم سازی با FRP چیست؟

مقاوم سازی FRP (Polymers Reinforced Fiber) روشی نوین و جایگزین شده با مصالح سنتی و شیوه های قدیمی معرفی شده جهت مقاوم سازی سازه های بتنی است. در این روش الیاف و رزین ها برای ساخت چند لایه مرکب روی یکدیگر استفاده می شوند. سیستم های FRP معمولا با ضخامت پایین نسبتا نازک عمل آوری می شوند که در اجرا بسیار مطلوب هستند. این روش به دلیل عملکرد مناسب و پایین آمدن قیمت نسبت به چندین دهه اخیر به عنوان روش مورد تایید جامعه مهندسی برای مقاوم سازی سازه های بتنی شناخته می شود.

فیبرها و الیاف کربن یا شیشه در داخل ماتریسی از جنس رزین اپوکسی و یا پلی استر قرار می گیرند و به خوبی به سطح و به یکدیگر متصل می شوند. الیاف به کار رفته در این روش، عضو باربر در FRP محسوب می شوند؛ اما مواد ماتریسی استفاده شده در کامپوزیت، می توانند برش را منتقل کنند. سختی و مقاوم این روش مقاوم سازی تا حدی وابسته به نوع مواد اولیه به کار رفته است و از این جهت می بایست به استانداردها و آیین نامه های موجود برای انتخاب بهترین مصالح جهت مقاوم سازی با اف آر پی توجه داشت.

دلایل اصلی مقاوم‌سازی با FRP ؛ از افزایش ظرفیت باربری تا رفع نواقص اجرایی

مقاوم سازی با FRP یک روش با قیمت مناسب و کارآمد برای افزایش مقاومت سازه های بتنی است که می تواند نقش بسیار مهمی را در عملکرد سازه ها داشته باشد. برای سقف، تیر و هر فضایی که نیاز به مقاومت بیشتر در برابر بارهای وارده دارد، می توان از این روش مقاوم سازی استفاده کرد و از آسیب به سازه ها جلوگیری نمود. از جمله مهم‌ترین دلایل مقاوم سازی با FRP می توان به موارد زیر اشاره کرد:

تحمل بارهای مضاعف طراحی

بارهای مضاعف طراحی می توانند تاثیر جدی روی ساختار سازه داشته باشند و باعث تخریب زودهنگام و خرابی آن ها شوند. با مقاوم سازی FRP می توان شاهد افزایش ظرفیت باربری بود تا بتوان بارهای مضاعف طراحی شده را تحمل کرد و از خرابی و آسیب های ایجاد شده تا حد ممکن جلوگیری نمود.

افزایش شکل پذیری سازه

انعطاف پذیری کم سازه موجب تخریب و بروز مشکلاتی در حین بارگذاری می شود. مقاوم سازی با FRP می تواند نقش بسیار مهمی را در افزایش شکل پذیری سازه ها داشته باشد. این پوشش می تواند باعث بهبود عملکرد لرزه ای تیرهای تقویت شده بتنی نیز می شود و می تواند بدون پوشش FRP، مقاومت برشی تحت بارهای لرزه ای را چندین برابر کند. این موضوع باعث می شود تا استحکام سازه تحت بارهای لرزه ای شبیه سازی شده چندین برابر شود.

تغییر کاربری سازه

تغییر کاربری سازه و نیاز به افزایش بار اعمال شده یکی از تغییراتی است که در سازه های مختلف رخ می دهد. در چنین شرایطی سازه مقاومت لازم را برای بارهای اعمال شده ندارد و باید حتما از روش مقاوم سازی با FRP برای آن ها استفاده شود تا بتوان مقاومت سازه را در برابر بارهای وارده چندین برابر کرد.

بهبود نارسایی های ناشی از فرسایش

فرسایش سازه های بتنی باعث ایجاد نارسایی های جدی می شود. این نارسایی ها می توانند ضمن کاهش مقاومت سازه های بتنی باعث بروز مشکل شوند و آسیب های جدی را در سطح به وجود آورند. مقاوم سازی با FRP برای بهبود نارسایی های ناشی از فرسایش انجام می شود و می تواند تاثیر زیادی را روی ایمنی سازه ها به همراه داشته باشد.

رفع خطاهای اجرای حین ساخت

در حین ساخت و ساز اگر به استانداردها و قوانین توجه نشود، احتمال بروز خطاهای اجرایی وجود دارد که منجر به ضعف ساختمان و بروز مشکل در زلزله می شود. مقاوم سازی با FRP، روشی کاربردی است که می تواند نقش بسیار مهمی را برای رفع خطاهای اجرایی حین ساخت داشته باشد. ضمن اینکه مقاومت ساختمان را چندین برابر می کند، نواقص موجود را بدون نیاز به تخریب به حداقل می رساند.

در مقاوم‌سازی با FRP از چه مصالح و متریالی استفاده می‌شود؟

میزان مقاومت ایجاد شده در یک پروژه وابسته به نوع الیاف و مصالح استفاده شده است. الیاف شیشه در کامپوزیت FRP می تواند مقاومت برشی بالایی را مشابه با فولاد معمولی ایجاد کند؛ اما کامپوزیت های FRP بر پایه الیاف کربن می توانند مقاومت کششی 2 تا 5 برابری فولاد معمولی را در اختیار قرار دهند. به غیر از الیاف، مصالح دیگری نیز وجود دارند که در سیستم FRP استفاده می شوند که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.

فیبر و الیاف کربن

الیاف کربن (CFRP)، محصولی است که برای تامین مقاومت و سختی مورد نظر در سازه بتنی استفاده می شود. این الیاف با وجود مقاومت کششی بالا و وزن مناسب، می توانند بهترین روش مقاوم سازی FRP را در اختیار قرار دهند. الیاف کربن از مقاومت خوب، چگالی کم، مقاومت بالا در برابر خوردگی و لرزش و خستگی برخوردارند؛ اما رسانای خوبی برای جریان الکتریسیته نیستند. این الیاف راه حل بسیار مناسبی برای ترمیم پل و ساختمان های بتنی هستند و می توانند احتمال خوردگی در این سازه ها را به حداقل برسانند.

فیبر و الیاف شیشه

الیاف شیشه (GFRP) یکی دیگر از مصالح استفاده شده در فرآیند مقاوم سازی با FRP است. الیاف شیشه با ترکیب فولیک اسید، ماسه سیلیکا و سنگ آهک ساخته می شود. فیبرهای شیشه پس از قرارگیری در معرض دمای بالای 1200 درجه سانتی گراد ایجاد و پس از خشک شدن برای ایجاد توری های فایبرگلاس مورد استفاده قرار می گیرند. الیاف شیشه را می توان به صورت تک جهته، دو جهته و چند جهته در گرماژ و مقاومت های مختلف برای پروژه های مختلف مقاوم سازی با اف آر پی تهیه نمود.

لمینت کربن

لمینت کربن از ورق کربن آغشته شده به رزین اپوکسی تشکیل می شود و در کنار داشتن وزن بسیار سبک، استحکام بسیار بالایی را در اختیار قرار می دهد. این نوع محصول برای مقاوم سازی سازه های قدیمی و آسیب دیده استفاده می شود. فرآیند تولید لمینت بدین شکل است که الیاف کربن آغشته به رزین اپوکسی در کنار هم آرایش منظم پیدا می کنند تا صفحاتی در آن ها تشکیل شود که به عنوان ماده تقویت کننده و ترمیم کننده در پروژه های مهندسی و ساخت و ساز استفاده گردند. این نوع لمینت استحکام چند برابری نسبت به فولاد دارد و با چسباندن آن با چسب رزین اپوکسی روی سطح سازه می توان شاهد مقاومت بالای سازه در برابر بارهای وارده بود.

چسب و رزین اپوکسی

رزین اپوکسی برای آغشته کردن الیاف مسلح شده و چسباندن آن ها به محل مورد نظر استفاده می شود. این رزین ها نقش بسیار مهمی را در ایجاد مسیر انتقال بار برشی و توزیع موثر نیرو در میان الیاف شیشه یا کربن استفاده شده دارند. همچنین آن ها به عنوان یک چسب برای چسباندن الیاف به صورت تر استفاده می شوند. چسب رزین اپوکسی نیز می تواند برای اتصال لایه های پیش عمل آوری شده FRP به سطح بتن استفاده شود.

میلگرد FRP

میلگرد FRP محصولی است که از ترکیب سه نوع الیاف به نام الیاف شیشه، الیاف کربن و الیاف آرامید و رزین اپوکسی (یا پلی استر و وینیل استر) تهیه می شود. این میلگرد برای مقاوم سازی در سطح گسترده برای تقویت سازه نسبت به لرزه استفاده می شود و می تواند نقش بسیار مهمی را در عملکرد سازه ها داشته باشد.

اسپایک کربن و شیشه

اسپایک کربن و شیشه یکی دیگر از مصالح قابل استفاده در مقاوم سازی با FRP است. این محصول می تواند نقش بسیار مهمی را در بهسازی سازه ها داشته باشد و باعث افزایش فشار محوری و چسبندگی بالاتر در سطح و فیبر کامپوزیت شود. اسپایک های شیشه ای و کربنی در کارخانه ها با رشته های الیاف شیشه و کربن ساخته می شوند. با وجود این محصول امکان متصل کردن سیستم FRP در اعماق بالاتر برای رسیدن به سطح وجود دارد. در واقع با اسپایک کربن و شیشه می توان با تعداد لایه های کمتری مقاوم سازی اف آر پی را انجام داد و به سطح رسید.

مزایای مقاوم سازی با FRP | چرا این روش پرکاربرد است؟

در گذشته سیستم Frp به عنوان یک سیستم لوکس و گران قیمت برای مقاوم سازی شناخته می شد که هزینه های گزافی را به همراه داشت؛ اما در سال های اخیر قیمت این روش مقاوم سازی کاهش پیدا کرده و اجرای آن برای پروژه های مختلف به یک مزیت اقتصادی تبدیل شده است. اگرچه الیاف و رزین های استفاده شده در سیستم مقاوم سازی با FRP نسبت به سایر مصالح متعارف همچون بتن و فولاد گران‌تر هستند؛ اما اغلب هزینه های مربوط به دستمزد و تجهیزات نصب سیستم های FRP پایین‌تر هستند.

این سیستم ها می توانند برای سطوحی با دسترسی محدود و فضاهایی که امکان اجرای شیوه های متعارف و مشکلات خاص دارند مورد استفاده قرار گیرند. در کنار تمامی این موارد مقاوم سازی با اف ار پی وزن زیادی را به ساختمان در مقایسه با استفاده از مصالح فولادی وارد نمی کند و باعث ایجاد بار مرده نخواهد شد. این در حالی است که اجرای صحیح این روش مقاوم سازی می تواند استحکام سازه ها را چندین برابر کرده و از آسیب های احتمالی در برابر زلزله جلوگیری کند. به ویژه اینکه با اجرای مقاوم سازی با اف ار پی انعطاف پذیری ساختمان افزایش می یابد و سازه در برابر بارهای لرزه ای مقاومت بیشتری از خود نشان می دهد.

کاربردهای مقاوم‌سازی با FRP در ساختمان‌سازی و صنایع مختلف

سیستم های مقاوم سازی با FRP، سیستم هایی پرکاربرد هستند که جهت بازسازی و حفظ استحکام یک عضو سازه ای فرسوده استفاده می شوند. به منظور تحمل بارهای افزایش یافته برای تغییر در کاربر سازه و جبران خطاهای طراحی و اجرایی، می توان از این سیستم استفاده نمود. با مقاوم سازی اف ار پی می توان ظرفیت باربری را افزایش داد و نقایص و عوامل آن را نیز برطرف کرد. بنابراین، برای هر نوع پروژه ای پس از بازرسی دقیق میدانی و اطلاعات لازم، می توان مدارک طراحی سازه را در نظر داشت و با کمک این مدارک و نقشه های موجود، بررسی های لازم را انجام داد.

کاربردهای مقاوم سازی با اف آر پی می توانند تحت تاثیر نوع سیستم های به کار رفته و روش های اجرایی باشند. با توجه به نیاز بسیاری از سازه های ساخته شده با بتن به مقاومت بیشتر و افزایش باربری پس از طراحی و ساخت، در اکثر سازه های بتنی برای اصلاح، تعمیر و مرمت می توان از روش مقاوم سازی با FRP استفاده کرد و استحکام سازه را چندین برابر نمود. از جمله مهم‌ترین کاربردهای مقاوم سازی با اف آر پی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• مقاوم سازی ساختمان های بتنی، تیر و دال بتنی در آن ها
• مقاوم سازی پل ها به ویژه پل های در معرض رطوبت و آب
• مقاوم سازی خطوط لوله در برابر فشارهای وارده و ترمیم و مرمت آن ها
• مقاوم سازی سیلوهای نگهداری از مواد غذایی و تجهیزات
• مقاوم سازی مخازن در معرض رطوبت و مخازن معمولی برای بارهای وارده
• مقاوم سازی سازه های دریایی و در معرض آب

آیین‌نامه‌های طراحی مقاوم سازی با FRP | نشریه 345 و ACI 440

مقاوم سازی با FRP روشی جدید و نوآورانه برای افزایش مقاومت و بارهای خمشی است که می تواند نقش بسیار مهمی را در افزایش مقاومت سازه ها به همراه داشته باشد. با این وجود اجرای اشتباه و در نظر نداشتن استانداردها و قوانین برای مقاوم سازی اف آر پی می تواند منجر به خطاهای اجرایی و بروز مشکلات جدی شود که نه تنها تاثیری روی افزایش مقاومت سازه ها ندارد، بلکه می تواند ضعف بیشتر ساختمان در برابر بارهای وارده را به همراه داشته باشد. دو آیین نامه مهم برای طراحی و اجرای مقاوم سازی با اف آر پی وجود دارند که توجه به جزئیات هر یک از آن ها اهمیت زیادی دارد. از جمله آیین نامه های طراحی مقاوم سازی با FRP می توان به موارد زیر اشاره کرد:

نشریه 345

نشریه 345 «راهنمای طراحی و ضوابط اجرایی بهسازی ساختمانهای بتنی موجود با استفاده از مصالح تقویتی FRP» یک نشریه کامل که شامل 11 فصل برای مهندسان و مجریان این روش مقاوم سازی است، می تواند کلیه مباحث مربوط به تعریف، مصالح مورد نیاز برای اجرا، نحوه اجرا، ارزیابی های لازم و موارد مورد نیاز را تحت پوشش خود قرار دهد. این نشریه با تعاریف کامل، قوانین و مقررات، محاسبات تخصصی و جزئیات کامل می تواند مبنای کار مهندسان باشد. به ویژه اینکه زبان این نشریه کاملا فارسی و قابل فهم می باشد.

ACI 440

نشریه ACI 440 «راهنمای طراحی و ساخت سیستم های FRP با چسب خارجی برای تقویت سازه های بتنی» دیگر آیین نامه های مهم برای مقاوم سازی با FRP محسوب می شود. این نشریه اطلاعات جامعی را در مورد نحوه مقاوم سازی با FRP در 16 فصل در اختیار شما قرار می دهد. از متریال های مورد نیاز گرفته تا نحوه اجرا و نصب در این نشریه توضیح داده شده اند.

مقاوم سازی تیر بتنی با الیاف FRP (اف آر پی) ؛ افزایش ظرفیت باربری خمشی و برشی

مقاوم سازی با FRP یکی از روش های افزایش مقاومت در برابر بارهای خمشی و برشی است و می توان برای کلیه تیرهای بتنی این موضوع را در نظر گرفت. این الیاف به دلیل داشتن وزن و ضخامت کم می توانند مقاومت بالایی را در اختیار قرار دهند و در عین حال به دلیل داشتن قیمت و کاربری مناسب، می توانند جایگزین روش های سنتی برای مقاوم سازی سازه های بتنی شوند. الیاف و ورقه های FRP ضخامت پایینی دارند و تغییر محسوسی را در ابعاد اصلی تیرها به وجود نمی آورند. همچنین می توانند با افزایش مقاومت کششی و برشی و ظرفیت باربری و مقاومت در برابر خوردگی و سایش از آسیب به تیرها جلوگیری کنند.

مقاوم سازی خمشی تیر بتنی با FRP

در صورتی که تیرها و دال های بتنی در دهانه های بلند دارای طراحی مشکل ساز باشند، می توان با کمک الیاف FRP مقاومت خمشی آن ها را افزایش داد. وزن کم و مدول الاستیسیته بالا از جمله مهم‌ترین مزایای مقاوم سازی با اف آر پی برای تیرها محسوب می شوند. این الیاف در راستای آرماتورهای فولادی استفاده می شوند و می توانند به بیشترین مقدار مقاومت خمشی برسند.

مقاوم سازی برشی تیر بتنی با FRP

مقاومت برشی پایین تیرهای بتنی باعث شده تا از خاموت های عمود بر راستای تیر برای تامین مقاومت برشی تیرها استفاده گردد. ولی این روش هم هزینه بر و هم زمان بر است. از این جهت از مقاوم سازی با FRP برای افزایش مقاومت برشی در تیرهای بتنی استفاده می شود. معمولا در اثر عدم وجود مقاومت برشی در تیرهای بتنی، ترک هایی روی سطح بتن ایجاد می شوند که به صورت مایل و با زاویه حدود 45 درجه هستند. می توان برای رفع این ترک ها و افزایش مقاومت خمشی تیرها، سیستم Frp را به صورت مایل و در جهت عمود روی ترک ها چسباند. در صورتی که زاویه میان الیاف با ترک ها کمتر باشد، مقدار مقاومت برشی نیز چندین برابر می شود.

دورپیچ ستون‌های بتنی با FRP؛ روشی مؤثر برای افزایش مقاومت فشاری و شکل‌پذیری

دورپیچ کردن ستون ها با FRP روشی برای محصور کردن عضو است که می تواند نقش بسیار مهمی را در افزایش مقاومت فشاری و شکل پذیری عضو تحت تاثیر نیروهای محوری و لنگرهای خمشی ستون داشته باشد. در این روش، از الیاف و سیستم FRP برای محصور کردن عضو استفاده می شود تا خاصیت فیزیکی این سیستم چندین برابر شده و بتواند در برابر کشش و فشارهای وارده مقاومت بیشتری از خود نشان دهد. مزیت این روش این است که باعث افزایش بیش از اندازه ضخامت نمی شود و وزن سبکی را نیز در اختیار قرار می دهد.

برای دورپیچ کردن ستون های بتنی با FRP لازم است که اعضای فشاری همچون ستون ها در راستای الیاف عمود قرار بگیرند. حلقه های الیاف مشابه با خاموت های یک ستون عمل می کنند. در این روش، از الیاف FRP تک جهته استفاده می شود. در این صورت هنگام وقوع زلزله انرژی نیز جذب شده و ستون شکل پذیری بیشتری را به همراه خواهد داشت. این موضوع می تواند به ظرفیت باربری کمک کند و بهسازی و عملکرد سازه ها را چندین برابر نماید.

مقاوم‌سازی انواع سقف‌های بتنی با FRP: دال، تیرچه‌بلوک، وافل و…

سقف های بتنی می توانند به دلایل مختلفی دچار آسیب شوند و نیاز به مقاومت بیشتر هنگام اجرا داشته باشند. بر اساس نوع آسیب وارد شده به سقف، شرایط جوی محیط و در دسترس بودن فناوری ها و تکنولوژی های موجود، می توان مقاوم سازی با FRP را انجام و از عملکرد این روش بهره مند شد. مقاوم سازی با اف آر پی برای سقف های بتنی مزایای زیادی دارد که از جمله مهم ترین آن ها می توان به وزن کم، پوشش دهی ساده و قیمت مناسب در کنار ویژگی های مناسب اشاره کرد.

مقاوم سازی با FRP علاوه بر اینکه پوشش سقف را برای رفع ترک ها انجام می شود، می تواند با افزایش مقاومت خمشی و برشی سقف از بروز ترک ها و خیزها در سقف جلوگیری کند. با اجرای این روش مقاوم سازی می توان بدون اینکه شاهد افزایش وزن سقف بود، تحمل بارهای وارده را افزایش داد. همچنین برای افزایش سختی و مقاومت دال و کاهش خیزهای ناشی از بارهای وارده نیاز به استفاده از این روش مقاوم سازی با اف آر پی می باشد. با کمک این روش عمق و عرض ترک ها کاهش پیدا می کنند و طول عمر مفید سازه نیز کاهش می یابد. همچنین می توان با ضخامت بسیار پایین الیاف FRP شاهد عملکرد مناسب این روش بود و از تنش های ایجاد شده در سقف های وافل جلوگیری کرد.

بهبود عملکرد لرزه‌ای دیوارهای برشی بتنی با استفاده از FRP

دیوارهای برشی بتنی از جمله مصالح پرکاربرد در صنایع مختلف محسوب می شوند که می توانند نقش بسیار مهمی را در بهبود عملکرد لرزه ای ایفا کنند و از آسیب به ساختمان ها در شرایط خاص جلوگیری کنند. مقاوم سازی با FRP روشی نوین برای بهبود عملکرد لرزه ای دیوارهای برشی بتنی است که می توان آن را با تقویت برشی و تقویت خمشی انجام داد. برای جبران ضعف های برشی این دیوارها، لازم است که صفحات FRP در راستای طول دیوار آزاد موازی با آرماتورهای عرضی به صورت افقی در دو وجه دیوار نصب شوند.

برای تقویت خمشی دیوارها نیز می توان از روش مقاوم سازی با FRP استفاده کرد. بدین صورت که کامپوزیت های اف آر پی در راستای ارتفاع دیوار و موازی با آرماتورهای طولی به صورت قائم نصب می شوند. نحوه نصب به این صورت است که FRP در دو وجه دیوار نصب می شود و مانند آرماتورهای اصلی درون دیوار، می توانند باعث افزایش تحمل خمش در دیوار شوند. با وجود این روش مقاوم سازی، نیروهای درون این صفحات به تکیه گاه پای دیوار منتقل می شوند. می توان برای مهار انتهای صفحات خمشی از یک مقطع نبشی فولادی در مجاورت تکیه گاه دیوار استفاده نمود.

مقاوم سازی پی و فونداسیون با frp چگونه است؟

فونداسیون به دلیل شرایط نامساعد محیطی و خاص می تواند با مشکلات از قبیل ترک خوردگی و استحکام پایین مواجه شود. یکی از بهترین راهکارها جهت مقاوم سازی فونداسیون و پی ساختمان ها استفاده از مصالح و کامپوزیت FRP است که می تواند بدون هیچ اختلالی به بهره برداری برسد و مقاومت سازه های بتنی را چندین برابر کند. برای اینکه زلزله و بارهای ناشی از آن به ساختمان وارد نشود، لازم است که حتما فونداسیون به بهترین شکل بهینه سازی شود.

مقاوم سازی با اف آر پی برای تقویت فونداسیون مهم است و می تواند به عنوان روش کمی هزینه و پرکاربرد شناخته شود. با این روش مقاوم سازی ضمن اینکه مقاومت کششی افزایش می یابد، می توان شاهد مقاومت بالای خمشی فونداسیون بود و از آسیب های رایج و ترک خوردگی نیز جلوگیری کرد. مزیت این روش مقاوم سازی تاثیر مثبتی است که روی پی و فونداسیون بدون نیاز به فرآیندهای پیچیده می گذارد.

اجرای مقاوم سازی با FRP در پنج مرحله

برای اجرای مقاوم سازی با FRP لازم است که 5 مرحله زیر را به صورت صحیح انجام دهید. در ادامه خلاصه ای از دستورالعمل های اجرایی را ذکر می کنیم؛ اما لازم است که مجریان این سیستم در کنار مطالعه راهنمای اجرایی سازنده، حتما در مورد دو آیین نامه ذکر شده تحقیق کنند و موارد موجود را به طور دقیق بررسی نمایند. در غیر این صورت احتمال بروز خطا در حین اجرای کامپوزیت FRP وجود داشته و ممکن است شاهد مشکلات جدی در سازه ها باشیم.

آماده سازی بستر بتنی

اولین گام برای مقاوم سازی با FRP، آماده سازی بستر بتنی است. الزامات آماده سازی سطوح بر اساس کاربردهای توصیه شده سیستم FRP انجام می شود و لازم است که حتما هر سطحی که نیاز به این نوع کامپوزیت دارد، مقاوم سازی شده و عملکرد خود را در شرایط مختلف حفظ کند. بهترین دما برای اجرای این سیستم 5 تا حداکثر 45 درجه سانتی گراد سطح بتن باید کاملا از گریس، چربی ها، شیره بتن، گرد و خاک و موارد دیگر پاکسازی شود. در صورت نیاز می توان از مواد شوینده مناسب استفاده کرد تا در صورت تماس مستقیم سیستم FRP، بتوان چسبندگی مورد نیاز را تامین نمود.

آماده سازی الیاف FRP

الیاف FRP چه به صورت الیاف شیشه چه به صورت الیاف کربن باید آماده سازی شوند. لازم است که حتما مطابق با توصیه تولید کننده این الیاف را بررسی کنید و مطابق با روش اجرایی، آن ها را آماده سازی نمایید. دقت کنید که الیاف باید کاملا سالم و مطابق با استانداردهای تعیین شده در آیین نامه ها باشند. در غیر این صورت اجرای آن ها عملا غیر اصولی خواهد بود.

آماده سازی چسب و رزین اپوکسی

چسب و رزین اپوکسی برای اتصال الیاف FRP به یکدیگر و متصل کردن این الیاف به بتن استفاده می شوند. اختلاط رزین ها باید مطابق با روش توصیه شده توسط شرکت سازنده اف آر پی باشد و مطابق با مشخصات فنی پروژه انجام شود. کلیه اجزای رزین می بایست در شرایط دمایی مناسب و به مقدار کافی مخلوط شوند تا هم زدن مواد به حالت یکنواخت انجام گیرد. مواد متشکله رزین ها دارای رنگ های متفاوت اند و باید آنقدر با یکدیگر هم زده شوند که هیچ رنگ متمایزی میان آن ها وجود نداشته باشد.

اجرای پرایمر FRP بر روی بستر بتنی

در صورت نیاز به ایجاد چسبندگی مضاعف و بهبود فرآیندهای اجرای مقاوم سازی با اف آر پی می توان پرایمر مخصوص را روی سطح بتن اجرا نمود. این پرایمرها می توانند اتصال قوی‌تری را میان الیاف FRP و بتن به وجود آورند و استحکام بتن را چندین برابر کنند. از طرفی اجرای پرایمر اطمینان بیشتری را جهت مقاوم سازی صحیح با اف آر پی در اختیار قرار می دهد.

نصب و اجرای الیاف FRP با چسب و رزین اپوکسی بر روی عضو بتنی

مقاوم سازی با FRP با چسب و رزین اپوکسی روی عضو بتنی انجام می شود. پس از انجام کلیه اقدامات لازم و پرایمر مورد نظر، لازم است که الیاف FRP لمینت شده و آماده سازی شده با چسب و رزین اپوکسی با روش دستی یا روش NSMR انجام شود. دقت شود که برای اجرای این الیاف باید سطح کاملا خشک باشد و اگر به هر دلیلی سطح را شستشو داده اید و یا رطوبت آن بالا رفته باید تا زمان خشک شدن صبوری کنید. تعداد لایه های الیاف و جانمایی آن ها باید مطابق با دستورالعمل طراح مشخص شود تا بتوان این روش مقاوم سازی را به بهترین شکل در عضوهای بتنی انجام داد. در نهایت پس از اطمینان از چسبندگی، می توان پروژه را آماده اجرا نمود.

تست Pull-Off در مقاوم‌سازی با FRP؛ روشی دقیق برای ارزیابی چسبندگی و کیفیت اجرا

تست Pull-Off برای ارزیابی مقاوم سازی اف آر پی و عملکرد مناسب جهت سنجش کیفیت چسبندگی مواد پلیمری تقویت شده با فیبر به سطح چسبانده شده انجام می شود. این تست می تواند استحکام بین کامپوزیت های FRP و بستر آن را بررسی کند و بینش مهمی را برای عملکرد ساختاری ارائه کند. این آزمایش با اعمال نیروی کششی تدریجی و عمود بر سطح زیرلایه FRP انجام می شود و حداکثر نیروی لازم را جهت جدا کردن FRP از زیر لایه را اندازه گیری می کند. نیروهای کشش بالاتر نشان دهنده چسبندگی قوی‌تر بوده و یکپارچگی و چسبندگی سطح را چندین برابر می کند.

تست پول آف دارای الزامات خاصی بوده و مطابق با استاندارد ASTM-D4541 انجام می شود. این تست روی یک سطح 25 تا 40 میلی متر مربعی یک یک صفحه دایره ای چسبیده به سطح FRP یا بتن با چسب متصل کننده انجام می شود. پس از اینکه عمل آوری چسب انجام شود، دستگاه مخصوصی به محل بارگذاری متصل می شود و برای اعمال کشش عمود بر بتن نیز می توان از آن استفاده نمود. مقاومت پول آف بر اساس حداکثر بار نشان داده شده، اطلاعات مربوط به کالیبراسیون دستگاه و سطح تحت تنش اصلی محاسبه می شود و می تواند نقش بسیار مهمی را در عملکرد آن داشته باشد.

برای انجام این تست ابتدا باید نمونه مورد نظر آماده سازی شود. بدین صورت که مطابق با دستورالعمل سازه، کامپوزیت FRP روی سطح بتن اعمال شود. از جمله شروط آزمایش می توان به دمای 20 تا 26 درجه سانتی گراد و رطوبت نسبی 40 تا 60 درصد در محیط اشاره کرد. بر اساس برنامه زمان بندی یک قسمت مسطح را جهت اندازه گیری انتخاب کنید و سطح FRP را با حلال تمیز کرده و با کاغذ سنباده متوسط زده شود. در نهایت پس از شستشو دادن با حلال، سطح مربوطه را باید خشک نمود. در مرحله بعدی باید سوراخی با مته با توجه به اندازه و شکل دستگاه با هسته الماس یا چرخ برش با عمق 6 تا 12 میلی متر در بتن ایجاد شود. چسب به سطح داخل بستر و لمینت اعمال می شود و عمل آوری لمینت انجام خواهد شد. حال لازم است که بارگذاری دستی و مکانیکی اعمال شود تا حرکتی مداوم با سرعت کمتر از 1 مگاپاسکال بر ثانیه تا زمان جدا شدن ایجاد گردد. حداکثر مقدار بار باید در کمتر از 100 ثانیه باشد. در نهایت می توان نیروی پول آپ را اندازه گیری و تست را تکمیل نمود.

هزینه مقاوم سازی با FRP | عوامل موثر و برآورد قیمت

یکی از دغدغه های مشتریان این است که هزینه طرح و اجرای مقاوم سازی ساختمان با FRP چقدر است؟ به طور کلی، مقاوم سازی با FRP با وجود داشتن قیمت مصالح بالا، هزینه اجرایی بسیار پایین‌تری در مقایسه با روش هایی همچون ژاکت فولادی و ژاکت بتنی دارد. این موضوع باعث شده تا برای اکثر پروژه ها به ویژه پروژه های بزرگ و عظیم بتوان از این نوع سیستم استفاده نمود. هزینه مقاوم سازی با اف آر پی تحت تاثیر فاکتورهای مختلفی است که از جمله مهم‌ترین آن ها می توان به نوع مصالح استفاده شده، الیاف کربن و الیاف شیشه اشاره کرد. از آنجایی که قیمت هر یک از این مصالح با یکدیگر متفاوت هستند، نمی توان قیمت دقیقی را به مشتری اعلام نمود.

لازم است که در ابتدا یک بازرسی کلی از پروژه و متراژ مورد نیاز برای اجرای این روش مقاوم سازی انجام شود. سپس می توان برآورد قیمت را بر اساس آن انجام داد و هزینه مقاوم سازی با FRP را بر اساس قیمت روز مصالح به مشتری اعلام نمود. قیمت روز مصالح مورد نظر از جمله الیاف، رزین اپوکسی و سایر مصالح متغیر است و باید در صورت وجود نوسان در قیمت روز دلار حتما به صورت روزانه استعلام خود را انجام دهید. در صورت نیاز به دریافت قیمت و خرید این سیستم و اجرای آن با استانداردهای موجود کافیست که با کارشناسان شرکت سازند در ارتباط باشید.

روش‌های مقاوم‌سازی سازه‌ها؛ مقایسه FRP، FRCM، ژاکت بتنی، ژاکت فولادی و پیش‌تنیدگی

مقاوم سازی سازه های بتنی یکی از اقدامات مهم برای افزایش مقاومت این سازه ها و کاهش تخریب آن هاست. مقاوم سازی با FRP به دلیل مزایای بسیار مهم، عدم نیاز به تخریب سازه ای، زمان بسیار کم و اشغال فضای کم برای سازه های معماری و عدم نیاز به کاشت میلگرد توانسته به یکی از بهترین روش ها برای مقاوم سازی تبدیل شود. مقاوم سازی با اف آر پی در مقایسه با سایر روش ها همچون ژاکت بتنی، ژاکت فولادی و پیش تنیدگی مزایای زیادی را به همراه داشته و حتی می تواند پس از ساخت کامل سازه و برای ترمیم و مرمت استفاده شود. این در حالی است که در بعضی از روش ها همچون پیش تنیدگی باید مقاوم سازی را قبل از اجرای سازه انجام داد تا بتوان به بهترین نتیجه و کارایی رسید. در جدول زیر مقایسه دقیقی از روش های مقاوم سازی ذکر شده خواهیم داشت.

جمع‌بندی | آیا مقاوم سازی با FRP بهترین گزینه است؟

مقاوم سازی با FRP به عنوان یکی از روش های کاربردی برای افزایش مقاومت سازه ها بوده و می تواند ایمنی سازه های بتنی را چندین برابر کند. این روش برای اصلاح خطاهای اجرایی، ترمیم و مرمت سازه ها، رفع نواقص و ضعف های ناشی از فرسایش سازه های بتنی و … استفاده می شود و می تواند نقش بسیار مهمی را در بهبود مقاومت سازه ای داشته باشد. برای مقاوم سازی با اف آر پی باید حتما استانداردها و ضوابط موجود مورد بررسی قرار گیرند تا بتوان مطابق با دستورالعمل ها مصالح را انتخاب و مراحل اجرایی را به صورت صحیح انجام داد. با وجود مزایای مقاوم سازی با روش FRP می توان به نتایج سودمندی رسید و کلیه تیرها، دال های بتنی، سقف، فونداسیون و پل های بتنی را در برابر بارهای وارده مقاوم سازی نمود. مزیت این روش این است که انعطاف پذیری بیشتر سازه ها را به همراه دارد. از این جهت حرکت سازه ها هنگام زلزله بهبود پیدا می کند و احتمال تخریب کاهش پیدا می کند.