مقاوم سازی سازه های بتنی به دلایل مختلفی انجام می شود. شیوه های مقاوم سازی سازه های بتنی را می توان به خطاهای حین طراحی یا ساخت، تغییر کاربری سازه و خوردگی ها اشاره کرد.

شیوه های مقاوم سازی سازه های بتنی و دلایل آن

مقاوم سازی سازه های بتنی در واقع پیدا کردن یک راه حل مناسب برای ترمیم، تقویت و بهسازی اجزای بتنی سازه ها است. پیدا کردن بهترین راه حل شیوه های مقاوم سازی سازه های بتنی دغدغه طراحان بوده است. سازه های بتنی بخش وسیعی از سازه ها را تشکیل می دهند و به همین دلیل باید با محاسبات دقیق و روابط شکل پذیری طراحی شوند و در نهایت به اجرا برسند. ولی در برخی سازه ها مشاهده شده است که کیفیت ساخت به دلایل مختلف مطلوب نیست.

از جمله عواملی که موجب ضعیف شدن سازه های بتنی و در نتیجه نیاز به مقاوم سازی می شوند عبارتند از :

• نامطلوب بودن کیفیت بتن
• نامناسب بودن آرماتور گذاری
• اجرای غیر حرفه ای بتن ریزی
• استفاده از مصالح نامرغوب
• وجود خطا در طراحی و زمان اجرا
• اضافه شدن بار سازه
• شرایط محیطی مخرب مانند زلزله
   

شیوه های مقاوم سازی سازه های بتنی و انواع ضعف‌ سازه ها

به وجود آمدن ترک های مورب در هسته بتن
ورقه ورقه شدن هسته مرکزی بتن در بیشتر ترک‌های مورب رفت و برگشتی تحت تأثیر زلزله
جدا شدن پوشش بتن
کنده شدن تنگ ها و خاموت ها و بیرون آمدن از جای خودشان
شکست برشی المان‌ های کوتاه یا اجزایی که به اطراف متصل شده و کم بودن طول مؤثر آزاد آن ها
به وجود آمدن کمانش در آرماتورهای طولی
بیرون آمدن میلگردها از جای اولیه و رفتن به قسمت های تنش های متناوب بالا
گسیخته شدن دال های بتن آرمه در حاشیه های غیر ممتد
وجود ترک های مورب در دیوار برشی به ویژه به شکل متمرکز در اطراف بازشوها
به وجود آمدن ترک برشی در نقطه گره ها و جای اتصال تیر ستون

شیوه های مقاوم سازی سازه های بتنی

بتن جزء مصالح ساختمانی است که مقاومت فشاری تقریباً مناسب و مقاومت کششی پایینی دارد. اگر اجزای بتنی بدون میلگرد استفاده شوند، با اعمال بار به آن، موجب ترک خوردگی خواهد شد که این ترک خوردگی تا خراب شدن نهایی ادامه خواهد داشت. می توان با به کار بردن آرماتورهای تقویت کششی در بتن مسلح این مسئله را حل کرد. این مورد از جمله مواردی است که جزء نقطه ضعف های سازه های بتنی مسلح و پیچیدگی آن در تقویت سازه های بتنی و همچنین ترمیم و مقاوم سازی محسوب می شود. بررسی و انتخاب مصالح تعمیری در تعمیر و بازسازی بتن کار ساده ای نیست. با وجود مصالح تعمیری و تقویتی بسیاری در بازار، شیوه های مقاوم سازی سازه های بتنی توسعه یافته است.  

شیوه های مقاوم سازی سازه های بتنی و روش های اجرای آن

مقاوم سازی سازه های بتنی به سه روش زیر انجام پذیر است. 

۱- شیوه های مقاوم سازی سازه های بتنی به وسیله ژاکت بتنی و فولادی

یکی از شیوه های بهسازی و تقویت سازه ها، شکاف دادن پوشش بتنی اجزای سازه و گذاشتن میلگرد فولادی اضافی در آن و در نهایت پوشاندن آن قسمت با رزین مقاوم است. به این شیوه ظرفیت سازه کمی بهبود پیدا می کند، اما مشکل خوردگی میلگردهای فولادی همچنان پا بر جا است. اما یک شیوه دیگر هم وجود دارد که استفاده از ورق های فولادی یا ژاکت فولادی است. در این روش ورق های فولادی از خارج به اعضای بتنی چسبانده می شوند. این شیوه مقرون به صرفه است. اما مشکلات زیر را به دنبال دارد:

• ورق های فولادی وزن زیادی دارند و ساخت این اجزا دارای مشکلاتی است.
• به این ترتیب به اجزا سخت می توان دسترسی داشت و به زدن داربست نیاز است.
• در چسبندگی میان فولاد و بتن ضعف وجود دارد که از خوردگی فولاد ناشی می شود.
• وجود محدودیت طولی در انتقال دادن ورق های فولادی به کارگاه با در نظر داشتن این که طول تیرها به طور معمول بلند هستند.

به کار بردن ژاکت های بتنی یا پوشش هایی از نوع بتن آرمه، شیوه سنتی مقاوم سازی سازه های بتنی است که موجب افزایش سختی و شکل پذیری و همچنین تقویت سازه های بتنی می شود. افزایش ابعاد مقاطع و بار مرده سازه بتنی از نقاط ضعف این شیوه به حساب می آیند. همچنین به کار بردن این روش به تخلیه کامل ساختمان و تخریب سازه بتنی نیاز دارد و موجب بالا رفتن نامناسب سختی اعضای بتنی می شود.

۲- شیوه های مقاوم سازی سازه های بتنی به وسیله دیوار برشی فولادی

از دیوارهای برشی فولادی در طراحی به عنوان سیستم مقاوم در مقابل بارهای جانبی و همچنین مقاوم سازی سازه ها استفاده می شود. مقرون به صرفه بودن، نصب و اجرای سریع و داشتن پتانسیل جذب انرژی بالا آن ها را به شیوه ای مناسب برای مقاوم سازی تبدیل کرده است. از این شیوه در کشورهای امریکا، ژاپن و کانادا برای مقاوم سازی سازه های بتنی استفاده می شود. دیوارهای برشی فولادی را به راحتی می توان به قاب های فلزی موجود افزود. ولی مقاوم سازی لرزه ای قاب های بتنی به وسیله آن ها همچنان در مراحل اولیه است. با مقایسه کردن قاب های بتنی که دیوار برشی فولادی دارند و آن ها که بدون آن هستند، این نتیجه به دست آمده که تأثیر مقاوت فشاری بتن بر ظرفیت های بتنی با دیوار برشی ورق فولادی بیشتر است که به دلیل تأثیر ورق فولادی بر عناصر مرزی به دست می آید.

۳- شیوه های مقاوم سازی سازه های بتنی به وسیله الیاف FRP

در مقاوم سازی سازه های بتنی به مصالحی نیاز است که علاوه بر افزایش مناسب ظرفیت سازه، در برابر شرایط نامطوب محیط نیز استقامت خوبی برای محافظت از بتن داشته باشد. با پیشرفت فناوری، مهندسان محصولات پلیمری و کامپوزیتی را جایگزین مواد سنتی در مقاوم سازی کردند. با دست یافتن به پلیمرهای مسلح شده با الیاف FRP در صنعت ساختمان، راه حل بسیاری از معضلات در بهسازی و مقاوم سازی ساختمان پیدا شد.

در این شیوه شکل های گوناگون مصالح FRP مانند الیاف، ورقه و آرماتور برای بهبود ظرفیت باربری، ترمیم و تقویت و همچنین مقاوم سازی به کار می رود. مصالح کامپوزیتی FRP نیز سهم زیادی از مقاوم سازی را بر عهده گرفته است. کامپوزیت با داشتن مقاوت کششی زیاد، وزن کم و مقاومت بسیار در برابر خوردگی و شرایط نامساعد محیط، در مقاوم سازی سازه های بتنی در برابر خطر زلزله کاربرد فراوانی دارد. به این موارد می توان آسان بودن استفاده از FRP، نیاز نداشتن به نیروی کار حرفه ای، سبک و همچنین مقاومت کم آن اشاره کرد.