در حال حاضر یکی از مهمترین کارهایی که برای استحکام ساختمان انجام می‌شود بالا بردن مقاومت سازه در برابر زمین‌لرزه است. این‌کار یکی از روشهای بهسازی لرزشی محسوب می‌شود. این روش تاثیرات چشمگیری در برابر افزایش مقاومت ساختمان دارد و به شیوه‌های مختلف و گوناگونی انجام می‌پذیرد. تحقیقات صورت گرفته در دهه‌های اخیر، نشان می‌دهد که کشور ایران یکی از کشورهای لرزه‌خیز فعال در جهان است. در واقع گسل‌هایی که در ایران وجود دارند مناطق زلزله خیز را در معرض لرزه‌های بسیار خطرناک و زمین‌لرزه‌های بسیار بزرگی قرار می‌دهند. بنابراین توجه به اصول استاندارد‌سازی و مقاوم سازی ساختمان در سازه‌های قدیمی و ساختمان‌های در حال ساخت، از اهمیت بالایی برخوردار است.
مقاوم سازی ساختمان چیست؟
مقاوم سازی ساختمان به مفهوم افزایش تقویت سازه در برابر فشارهای وارد شده به آن است؛ به طوری‌که اکثر این فشارها شامل عوامل طبیعی و محیطی مانند زلزله می‌شوند. در واقع مقاومسازی فرایندی است که به بهبود سیستم سازه منجر می‌شود. این پروسه باعث بهبود عملکرد ساختمان در برابر بارها و فشارهایی است که احتمال دارد در طول زمان به ساختمان وارد شوند.
با توجه به اینکه هر المان در سازه‌های مختلف بخشی از بار اضافه را تحمل می‌کند، طراحان ماهر باید مقاومت در برابر فشارهای خارجی را تضمین نمایند. این افراد با بررسی تأثیرات کلی یا جزئی المان‌های سازه‌ای می‌توانند عملکرد آنها را در کل ساختمان تعیین کرده و اینگونه فرآیند مقاومسازی را به اتمام برسانند. ضرورت توجه به این نکته وجود دارد که انجام این کار با دقت و جزئیات کامل حیاتی است. المان‌هایی که در اطراف منطقه ای که معیوب است قرار گرفته، در صورتی که بررسی آنها با دقت انجام نشود، ممکن است در برابر تنش‌های اضافه قرار گیرند. و این موضوع باعث بروز مشکلات بیشتری شود.
چرا باید یک ساختمان را مقاوم سازی کنیم؟
در حال حاضر بسیاری از ساختمان‌ها به ویژه ساختمان‌های قدیمی ضعف‌های زیادی در سازه دارند. بنابراین نمی‌توانند در برابر فشارها و بارهای خارجی مقاومت و استحکام مناسبی داشته باشند. در حقیقت هر سازه‌ای به دلایل مختلفی نیاز به مقاومسازی دارد که در ادامه به بیان برخی از این عوامل می‌پردازیم.
-
ضعف طراحی و محاسبات طراحی ساختمان
این پارامتر، به دلیل خطاهای انجام شده در مراحل طراحی و ساخت، منجر به ضعف سازه می‌شود. در واقع، این خطاها شامل اشکالات موجود در طراحی ساختمان، بی‌توجهی به اصول اولیه طراحی، پیش‌بینی‌های نادرست و اشتباهات در ساختمان می‌شوند. بنابراین، برای افزایش مقاومت ساختمان در چنین سازه‌هایی، لازم است ابتدا ایرادهای اولیه‌ای که در مراحل طراحی و ساخت وجود دارند، شناسایی شده و برطرف شوند. این خطاها می‌توانند شامل عدم شناسایی صحیح پارامترهای ژئوتکنیکی، عدم رعایت اصول طراحی ساختمان، تهیه نقشه‌های نامناسب، و بی‌توجهی به جزئیات اجرایی باشد.
-
خطا در ساخت و اجرای ساختمان
در ساخت و اجرای ساختمان خطاهای مختلفی به وجود می‌آید که هر کدام می‌توانند تاثیر زیادی بر عدم مقاومت ساختمان داشته باشند. اشکال در قالب‌بندی، آرماتوربندی، بتن‌ریزی و به عمل آوردن بتن نمونه‌هایی از این خطاها هستند که تمامی آنها می‌تواند به دلایل زیر بروز کنند:
- نظارت نامناسب بر اجرا
- به‌کار گیری افراد بی تجربه در اجرای پروژه
- استفاده از افراد غیر متخصص در زمینه ساخت و طراحی
- استفاده از مصالح نامرغوب با درجه کیفیت بسیار پایین
-
افزایش تعداد طبقات و تغییر کاربری ساختمان
بسیاری از این موارد پس از مرحله اولیه طراحی نقشه و مقاوم سازی ساختمان، به دلیل تغییر انتظارات استفاده‌کنندگان از سازه مورد نظر و تغییر کاربری در ساختمان‌ها انجام می‌شود. در اینگونه موارد امکان دارد بارگذاری‌ها افزایش پیدا کنند؛ بنابراین اعمال بارهای بیشتر از بارهای اولیه پیش‌بینی شده، مشکلات بسیار زیادی را در سازه به وجود می‌آورند. این تغییر کاربری به افزایش فشار وارد شده به سازه نسبت به پیش‌بینی‌های اولیه منجر می‌شود. در نتیجه مشکلات بسیار زیادی در طول زمان ایجاد می‌کند.
-
فرسودگی و نیاز ساختمان به بازسازی
ساختمان‌های قدیمی به دلیل فرسودگی دیگر استحکامی که باید داشته باشند را ندارند. در چنین شرایطی، انجام پروژه اجرایی بهسازی ساختمان‌های قدیمی توسط کارشناسان متخصص و با رعایت استانداردهای معتبر، ضروری است. این اقدام به مقاومسازی ساختمان در برابر بارهای اضافه اشاره دارد. با گذشت زمان و پیشرفت دانش، دستورالعمل‌های جدیدی برای افزایش مقاومت و بهسازی طراحی شده‌اند که باید به‌صورت مستمر در ساختمان‌های قدیمی به کار گرفته شوند.
-
بهسازی لرزه ای ساختمان
هر سازه دارای یک نیاز لرزه‌ای است؛ به عبارت دیگر اگر ظرفیت ساختمان با نیازهای لرزه‌ای که دارد برابر نباشد در اثر فشارهای جانبی آسیب‌پذیر خواهد بود، به همین دلیل باید در این زمینه بهسازی شود. در شرایط مذکور، با اجرای روشهای تعیین شده، ظرفیت سازه در مقابل تکان و لرزش به حد امکان افزایش می‌یابد. این افزایش ظرفیت، سازه را به نیاز لرزشی که باید داشته باشد، نزدیک می‌سازد. فرآیند مقاومسازی سازه انجام می‌شود و در نتیجه، میزان سختی یا مقاومت ساختمان افزایش می‌یابد.
از این‌رو می‌توان گفت مقاومسازی یکی از روشهای بهسازی لرزه‌ای است که با کمک عملیات‌های تعیین شده به توانبخشی سازه می‌پردازد. به این ترتیب می‌توان از آسیب‌پذیری و فروپاشی سازه در برابر بارهای اضافی و تخریب آن در برابر عوامل محیطی جلوگیری کرد.
مهمترین روش مقاوم سازی ساختمان کدام است؟
به طور کلی روشهای مختلفی برای افزایش مقاومت یا مقاوم سازی ساختمان به وجود آمده‌اند که هر کدام از آنها با توجه به شرایط خاصی انتخاب و اجرا می‌گردند. در حقیقت متدهای مقاومسازی در ساختمان به نوع اسکلت و نوع کاربری آن بستگی دارند. علاوه بر آن پارامترهایی مانند شرایط اقتصادی، میزان نیاز سازه به مقاومت، مدت زمان موجود برای انجام عملیات ترمیم و تعمیر ساختمان یا سن ساختمان شرایطی هستند که می‌توانند در انتخاب روش مورد نظر دخیل باشند.
همچنین باید در نظر داشته باشید که افزایش مقاومت در ساختمان‌های قدیمی به دلیل عدم دسترسی به قسمت‌های اصلی سازه به مراتب سخت‌تر از ساختمان‌های در حال ساخت است. بنابراین مقاومسازی در آنها نیاز به صرف هزینه، اعمال تخریب و بازسازی داشته و حتی در برخی از موارد غیر ممکن می‌شود. تمامی این شرایط سبب گردیده روشهای مختلفی برای این‌کار به وجود آید تا بتوان بهترین گزینه را متناسب با پارامترهای عنوان شده انتخاب کرد. بر این اساس در ادامه به بررسی برخی از روشهایی که برای انجام استحکام‌سازی وجود دارد می‌پردازیم.
روش کامپوزیت FRP
الیاف FRP معمولا برای تقویت و ترمیم سازه‌های بتنی به کار می‌روند. این الیاف بر قسمت‌هایی مانند دال‌ها، تیرها، ستون‌ها یا دیوارها در سازه اعمال شده و با تقویت آنها به افزایش مقاومت ساختمان کمک می‌کنند.
روش کامپوزیت FRCM
کامپوزیت FRCM ماتریس سیمانی تقویت شده است که به کمک فیبر کربن یا الیاف شیشه تهیه می‌شود و به صورت لایه‌ای با ضخامت نازک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش ژاکت فولادی
در روش ژاکت فولادی ورق‌های فولادی به شکل بولت به عضو آسیب دیده سازه اعمال می‌شوند و به افزایش مقاومت آن کمک می‌کنند.
روش ژاکت بتنی
این روش برای افزایش مقاوم سازی ساختمان در سازه‌های بتنی نظیر ستون، فونداسیون یا دیوارهای برشی در سازه‌های مختلف اعمال می‌گردد.
روش کامپوزیت FRCM چیست؟
سیستم FRCM یک روش نوین و مدرن برای تقویت ساختمان‌های بتنی، سیمانی، آجری، سنگی و موارد مشابه است. اجرای این روش با محدودیت کمی همراه بوده و از انعطافپذیری بالایی برخوردار می‌شود. در واقع، در این روش، ملات ساختمانی با استفاده از شبکه‌هایی از الیاف تقویت می‌شود و یک ماتریس سیمانی تقویت شده با الیاف مختلف از جمله الیاف شیشه، کربن و غیره به وجود می‌آید. بنابراین با کمک ملات و شبکه‌هایی از مش کربن یا مش فایبرگلاس ساختار یکنواختی برای سازه می‌توان ایجاد کرد که باعث افزایش مقاومت آن در برابر بارهای اضافه گردد.
کامپوزیت‌های FRCM، به صورت یکپارچه و با ضخامت کم بر روی ماتریس‌های سیمانی قرار می‌گیرند و ساختار آنها را به صورت لایه‌ای نازک و سبک تقویت می‌کنند. روش مقاومسازی با استفاده از کامپوزیت FRCM به عنوان یک روش بسیار اقتصادی مطرح است. این روش نه تنها برای افزایش مقاومت ساختمان‌های جدید مؤثر است، بلکه برای تقویت سازه‌های قدیمی و تاریخی نیز به کار می‌رود. کامپوزیت FRCM با داشتن ماتریس سیمانی، عملکرد بسیار فوق‌العاده در مقابل سازهها و بسترهای نامنظم از خود نشان می‌دهد. این کامپوزیت از دو روش ماتریس تقویت شده با مش کربن یا مش فایبرگلاس بهره می‌برد.
مزایا کامپوزیت FRCM
در این روش از یک شبکه فیبر کربنی استاندارد برای افزایش تقویت ملات به کار رفته در سازه‌های بتنی استفاده می‌کنند که از مزایای آن می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- تقویت سازه در محیط مرطوب تا دمای ۸۰ درجه سانتی‌گراد
- افزایش استحکام کششی دو جهته
- حمل و نقل آسان
- اجرای سریع
- کاهش مدت زمان انتظار برای تعمیر بتن
- عدم نیاز به محافظت در برابر اشعه ماورا بنفش خورشید
- مقاومت بالا در برابر آتش سوزی و گرمای شدید
همچنین مقاوم سازی ساختمان به کمک سیستم FRCM، یک شبکه فیبر شیشه‌ای را برای مقاومت در برابر محیط قلیایی در ملات تعمیری جهت افزایش تقویت سازه‌های بنایی استفاده می‌کنند.
با کامپوزیت FRP و کاربرد آن در مقاوم سازی ساختمان آشنا شوید.
کامپوزیت FRP به عنوان یک سیستم پوششی مقاوم و سبک وزن طراحی شده است. این سیستم از ورق‌های لایه نازک یا لمینت‌های نازک تشکیل شده و با استفاده از چسب اپوکسی به سازه افزوده می‌شود. این سیستم به عنوان ابزار اساسی در تقویت سازه‌های ساختمانی در مقابل بارهای اضافه و خارجی استفاده می‌شود. کامپوزیت FRP به عنوان یک تکنولوژی پیشرفته در افزایش مقاومت ساختمان‌ها و ساخت ساختمان‌های جدید شناخته می‌شود.
استفاده از این الیاف در ستون‌ها باعث افزایش ظرفیت برشی ساختمان می‌شود. به عبارت دیگر گسیختگی سازه را از حالت برشی به حالت خمشی تغییر می‌دهد و این موضوع می‌تواند انعطافپذیری و شکل‌پذیری سازه را در برابر بارهای جانبی تا حد بسیار مناسب و چشمگیری افزایش دهد. بنابراین این روش مقاومسازی که می‌تواند به صورت روکار نیز استفاده شود یکی از بهترین روش‌ها برای افزایش مقاومت در ساختمان‌های قدیمی و جدید محسوب می‌شود.
از مهمترین ویژگی‌ها و مزایای استفاده از آن می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- بالا بردن سطح کششی ساختمان
- افزایش مقاومت سازه در برابر عوامل محیطی و خوردگی
- قابلیت تولید در مدل‌ها و فرم‌های مختلف
- این روش علاوه بر می‌تواند باعث گردد
- سرعت اجرای بالا
- امکان استفاده در مصالح مختلف
- وزن سبک
- دوام و طول عمر بالا
- مقاومت بالا در برابر فشارها و بارهای اضافی
- قیمت مناسب در برابر کارایی بالا
- سرعت و سهولت در اجرا
روش ژاکت فلزی (فولادی) چیست؟
استفاده از تکنیک ژاکت فلزی یکی از متداول‌ترین روشهای متداول مقاوم سازی ساختمان است که برای افزایش مقاومت اعضای مختلف سازهها به کار می‌رود. با استفاده از ژاکت فلزی عناصر سازه مانند تیرچه، دال، اتصالات ساختمان و غیره را به راحتی می‌توان تقویت کرد. باید بدانید علت اصلی استفاده از ژاکت فلزی ایجاد فشار محیطی در عناصر سازه است که با محصور کردن هسته بتنی صورت می‌گیرد. این‌کار باعث افزایش مقاومت فشاری بتن، شکل‌پذیری و انعطاف پذیری آن در زوایای مختلف اجزای سازه می‌شود. در اجرای روش ژاکت فلزی یا فولادی، نوع المان سازه عمدتاً بر روش اجرای ژاکت فلزی تأثیرگذار بوده و محاسبات آن تحت تأثیر قرار می‌گیرد. برای اجرای ژاکت فلزی، نیاز است سطح مقطع و فشار جانبی یک المان بتنی را افزایش داد و با اضافه کردن کمترین وزن ممکن، بهترین مقاومت را به وجود آورد.
باید این نکته را در نظر داشته باشید که معمولاً بتن با افزایش فشارهای جانبی و وارده از عناصر بالاتر دچار انبساط شده و مقداری از مقاومت خود را از دست می‌دهد. ژاکت فلزی در این موارد فشارها و انبساط‌های ایجاد شده را کنترل می‌کند و از طریق فشار محیطی که دارد مقاومت ستون را افزایش می‌دهد. مهم است بدانید که ژاکت فولادی، با افزایش سختی و مقاومت در برابر تنش‌های جانبی، منجر به محدودت‌های بیشتر در انبساط ستون بتنی می‌شود. این محدودیت در مقاومت و شکل‌پذیری ستون یا دیوار بتنی، توانمندی آنها را در مقابل بارهای جانبی افزایش می‌دهد.
آشنایی با ژاکت بتنی و مقاوم سازی با ژاکت بتنی
ژاکت‌های بتنی شامل لایه‌هایی از بتن، میلگردهای طولی و خاموت‌های بسته هستند. این اجزا قادرند مقاومت برشی و خمشی ستون را افزایش دهند و باعث شکل‌پذیری و انعطافپذیری سطوح شوند. استفاده از روکش بتنی در شرایط مختلف، با توجه به موقعیت آن در اطراف ستون و با در نظر گرفتن اطلاعات ژاکت بتنی، می‌تواند منجر به افزایش مقاومت ستون در فرآیند مقاومسازی ساختمان گردد.
متداول‌ترین روش استفاده از این ژاکت‌های بتنی، افزایش مقاومت دیوارهای برشی و فونداسیون ساختمان است. در این روش با اضافه کردن میلگردهای اصلی و اجرای بتن‌ریزی مجدد می‌توانند المان‌های ضعیفی مانند تیر، ستون، دیوار برشی و حتی فونداسیون ساختمان را مقاومسازی کنند. هدف در این روش قابلیت تغییر شکل اعضای ناکارآمد و ضعیف سازه و افزایش مقاومت کلی آن محسوب می‌شود.
به طور کلی از مهمترین مزایای ژاکت بتنی می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- افزایش مقاومت خمشی و برشی اجزای سازه
- افزایش مقاومت فشاری و برشی
- بالا رفتن ظرفیت باری ساختمان در برابر نیروهای جانبی مانند زمین‌لرزه
- مقاومت اتصالات سازه در قاب‌ها
- افزایش میزان شکل پذیری و انعطاف پذیری ساختمان
- محصور کردن ستون‌ها به صورت کامل
- پوشش دادن تیرهای ساختمان در چند وجه و افزایش مقاومت آنها
هزینه مقاوم سازی ساختمان به چه صورت محاسبه می شود؟
هزینه مقاومسازی تحت عوامل مختلفی تعیین می‌گردد و این عوامل به شکل گسترده در تصمیمات مرتبط به مقاومسازی در ساختمان و هزینه‌های آن تاثیرگذار هستند. به عنوان مهمترین و اصلی‌ترین پارامترهایی که در تعیین این هزینه‌ها دخیل خواهند بود می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
- نوع ساختمان : نوع ساختمان که می‌تواند مسکونی، تجاری یا صنعتی باشد تاثیر مستقیمی بر هزینه‌های بهینه‌سازی و مقاومسازی در ساختمان دارد.
- متریال استفاده شده: متریال مورد استفاده در مقاومسازی، که نوع و کیفیت آن متناسب با روش انجام پروژه انتخاب می‌شود، یکی از عوامل تعیین‌کننده هزینه‌ها محسوب می‌شود. این نکته مهم است که کیفیت مصالح مستقیماً تأثیرگذار بر هزینه‌هاست. باید در نظر گرفت که برای انتخاب مصالح با کیفیت بالاتر، ممکن است مجبور به پرداخت هزینه‌های بیشتری شوید. با این حال، از دیدگاه اقتصادی، این هزینه‌ها به دلیل افزایش مقاومت ساختمان در طول زمان و توانایی مقابله با بارهای خارجی، به ویژه زلزله، به عنوان یک سرمایه‌گذاری مؤثر و اقتصادی محسوب می‌شود.
- سن ساختمان : هر چقدر که ساختمان قدیمی‌تر باشد قطعاً طبق استانداردهای مورد نیاز برای مقاومسازی آن، هزینه بیشتری نیاز می‌شود.
- طبقات ساختمان : تعداد طبقات ساختمان نیز تاثیر گسترده‌ای بر افزایش هزینه‌ها دارد.
- روش انجام کار : قطعا هزینه اجرای روشهای مختلف مقاومسازی با یکدیگر متفاوت بوده و بر مبلغ نهایی انجام پروژه تاثیرگذار است.
- مکان‌یابی ساختمان : محل واقعی ساختمان در شرایط آب‌وهوایی و زلزله خیزی متغیرهای مهمی است که تأثیرات قابل‌توجهی بر روی انتخاب روش‌ها، مقاومت‌سازی، نوع مصالح، و در نهایت هزینه اجرای پروژه دارد.
- هزینه‌های مختلف : علاوه بر موارد ذکرشده، هزینه‌های مربوط به کارشناسی و طراحی روش مقاومسازی، هزینه تخریب‌های ممکن، هزینه تست‌های تخصصی مقاومسازی و دستمزد تیم اجرایی از جمله فاکتورهای مهم در تعیین کلیه هزینه‌های پروژه مقاومسازی به حساب می‌آیند.”
مقاوم سازی دیوار بدون وال پست با مش و توری فایبرگلاس (روش وال مش)
روش وال‌مش از جمله روشهای مقاومسازی در ساختمان است که در حقیقت زیر مجموعه کامپوزیت FRCM به حساب می‌آید. در این روش، مش‌های قایبرگلاس درون لایه‌های پلاستر سیمانی یا پلاستر گچی جاسازی می‌شوند و به عنوان یک سیستم تقویت‌کننده ملات با الیاف TRM به کار می‌روند. استفاده از این روش مزایای بسیاری نسبت به روشهای دیگر دارد، به خصوص برای تقویت، مهار و پایدارسازی دیوارهای غیرسازه‌ای در مقابل بارهای جانبی. در والمش‌ها، از اجزای دیگری همچون نبشی‌ها یا ناودان‌های کنترل‌کننده حرکت خارج از صفحه دیوار، و مصالح جدا کننده دیوار از قاب سازه نیز استفاده می‌شود. بنابراین می‌تواند نسبت به روشهای دیگر مقاومت بیشتری در سازه به وجود آورد.
وال مش‌ها روشهای جدید و نوین مقرون به صرفه‌ای برای مقاوم سازی ساختمان هستند که در برابر والپست‌های فلزی از مزایای بسیار زیادی مانند موارد زیر برخوردارند:
- وزن کمتر و افزایش مقاومت ساختمان بدون افزایش وزن سازه
- انعطافپذیری و شکل‌پذیری بالا
- دوام و ماندگاری بالا
- قیمت مناسب در برابر کارایی
- نصب آسان و سریع در ساختار سازه بدون استفاده از میلگردها و وادارهای فلزی
در خواست مشاوره طراحی و اجرای مقاوم سازی ساختمان با کارشناسان سازند
با تحلیل ارائه شده، آشکار است که روشهای مختلفی برای انجام مقاومسازی ساختمان وجود دارد. انتخاب بهینه هر روش به نوع سازه و سایر پارامترهای متغیر بستگی دارد. به همین دلیل، با توجه به اهمیت بیشتری که به مقاومسازی، به ویژه در مناطق زلزله‌خیز و محدوده‌هایی با بارهای جانبی متنوع، داده شده است، لازم است این پروژه توسط یک تیم متخصص و مجرب انجام گیرد. به منظور دریافت مشاوره در زمینه طراحی و اجرای مقاومسازی ساختمان، می‌توانید با کارشناسان و طراحان شرکت سازند تماس بگیرید. اطلاعات تماس با این تیم تخصصی در این صفحه قابل دسترسی است.