سرزمین ایران از لحاظ لرزه‌ خیزی در یکی از مناطق فعال کره زمین قرار دارد. اگر زمین‌ لرزه‌های رخ داده در جهان را، طی سالیان اخیر بر روی نقشه‌ای پیاده کنیم، با دو کمربند عمده و بزرگ لرزه‌ خیزی روبرو می‌شویم که شامل کمربند دور اقیانوس آرام و کمربند آلپ- هیمالیا است. ایران بر روی قسمت میانی کمربند لرزه‌ خیزی آلپ - هیمالیا قرار دارد. عمده توجه مهندسان در زمینه مقاوم‌ سازی، به مقاوم‌ سازی ساختمان‌های بتنی و فولادی معطوف است. در این مقاله به بررسی و مقاوم‌ سازی مقاطع بتنی با ورق‌های FRP پرداخته شده است. چنانچه سازه‌ای تحت شرایط خاص ( زلزله یا گودبرداری یا ...) آسیب‌ دیده باشد یا قصد تغییر کاربری ساختمان ( مسکونی به آموزشی )، تغییر یا افزایش در میزان طبقات سازه را داشته باشیم دیگر سازه موجود ایمنی و شرایط مطلوب برای تحمل بارهای وارده را نخواهد داشت و نیازمند مقاوم‌ سازی یا ترمیم و تقویت سازه هستیم. مقدمه برای بررسی و مقاوم‌ سازی مقاطع بتنی با ورق‌های FRP :  اعضای یک ساختمان بنا به دلایل مختلف پس از گذر زمان قادر نیستند که قابلیت ارائه خدمت خود را حفظ کنند. ازجمله این دلایل اضمحلال مواد، صدمه و ضربه دیدن اعضا، افزایش بار مورد نیاز بر روی سیستم و ... می‌باشد. بشر همواره تلاش کرده تا با کمترین هزینه مالی و زمانی از یک سازه برای مدت‌ زمان طولانی استفاده کرده و از تخریب و جایگزینی آن جلوگیری کند. از اینرو از روشهای مقاوم‌ سازی ساختمان با FRP ، نگهداری و ترمیم متنوعی بهره گرفته است. برای مثال در گذشته با تعویض پوشش کاه‌گلی ساختمان از نفوذ آب و در نتیجه تخریب دیوارها و سقف جلوگیری می‌کردند و یا در صورتیکه احساس میکردند ممکن است سقفی به علت فرسودگی تیرهای چوبی و یا افزایش وزن دچار شکست خواهد شد با افزودن دیرک‌های چوبی ( Pier ) از این پدیده جلوگیری میکردند.

همچنین برای بررسی و مقاوم‌ سازی مقاطع بتنی با ورق‌های FRP : 

با گذشت زمان و ورود مصالح جدیدتر در صنعت ساختمان نیازهای متنوعی برای ابداع روش‌های نگهداری و مستحکم سازی سازه‌ها احساس شد، برای مثال در ساختمان‌های بتنی با از بین رفتن روکش بتن و زنگ‌زدگی فولاد در محیطهای خورنده جهت رفع مشکل مجبور به افزایش ابعاد مقطع و افزودن فولاد اضافه به آن شدند که منجر به معرفی روشی به نام ژاکت بتنی شد. با توجه به شرایط معماری گاهاً افزایش مقطع ممکن نبوده لذا از فولاد که مشخصات مکانیکی بالاتری از بتن دارد برای ژاکت کردن عضو استفاده شد. ولی همچنان مشکلات عدیده‌ای ازجمله مسئله خوردگی فولاد و دشواری حمل و نصب این ژاکت‌ها و ... باعث شد نیاز برای روش جدیدتر رفع نشود، لذا محققین با شناخت از مصالح جدیدتر که علاوه بر دارا بودن خاصیت مکانیکی برتر نسبت به فولاد، دارای مقاومت مناسبتر در برابر شرایط جوی هستند، روش‌های مدرن امروزی را پیشنهاد دادند. یکی از پرکاربردترین این روش‌ها استفاده از مصالح کامپوزیت (FRP) میباشد.

مشخصات و معرفی بتن : 

بتن مسلح یا بتن آرمه به بتن تقویت شده با میلگرد گفته می‌شود. برای مسلح کردن بتن از میلگردهای تقویتی، شبکه‌های توری تقویتی، صفحات فلزی یا الیاف تقویتی استفاده می‌گردد. هدف اصلی استفاده از بتن آرمه، واگذاری نیروهای کششی به وجود آمده در بتن به میلگردهاست تا بدین طریق نیروهای کششی به بتن وارد نشده و سبب ترک‌ خوردگی و در نهایت خرابی بتن نشود.

خصوصیات مصالح در بتن

بررسی مصالح بتنی

بتن ساده در کشش ترد و دارای خاصیت غیر ارتجاعی بسیار کمی است. هر چه نرخ بارگذاری افزایش یابد، مقاومت فشاری بتن نیز افزایش‌ یافته و مقدار کرنش در تنش حداکثر، کاهش می‌یابد. بتن سازه‌ای سبک از خود دو نوع رفتار تنش کرنش نشان می‌دهد. بتن سبک با مقاومت پایین (fc≤ ۴۰۰۰psi) دارای شکل‌ پذیری بیشتری نسبت به بتن سبک با دارای شکل‌ پذیری بیشتری نسبت به بتن سبک با (fc≥ ۴۰۰۰psi) که معمولاً در تنش حداکثر به‌طور ناگهانی شکسته می‌شود می‌باشد. درصورتیکه بتن غیرمسلح در معرض فشار جانبی مهار شده قرار گیرد، مقاومت فشاری آن تقریباً به میزان چهار برابر فشار جانبی مهار نشده افزایش می‌یابد و کرنش‌هایی که در آن بتن به مقاومت افزایش‌ یافته میرسد نیز چندین برابر مقادیری است که ناشی از بتن مهار نشده است، بنابراین مهار کردن نیز باعث افزایش شکل‌ پذیری بتن مهار شده می‌گردد. در بتن مسلح می‌توان فشار سه محوره را با تعبیۀ خاموت مارپیچ نزدیک به هم یا با تنگ نزدیک به هم با تقریب مناسبی تأمین نمود.

ادامه مطلب بررسی مصالح بتنی

با متورم شدن جانبی بتن، تنگ‌ها یا فولادهای مارپیچ تحت تنش کششی قرار گرفته و بتن نیز به‌ نوبۀ خود در معرض تنش فشاری قرار می‌گیرد. نتایج آزمایشات نشان می‌دهد که کارایی تنگ‌های مستطیلی تقریباً نصف مارپیچ‌ها یا تنگ‌های حلقه‌ای مجزا می‌باشد، زیرا اضلاع تنگ‌ها که به‌طرف خارج خیز برمی‌دارند منجر به کاهش فشار مهاری میگردد. بتن سازه‌های بتن مسلح به‌خصوص در اجزای سیستم‌های باربر جانبی نباید کم مقاومت باشد. با افزایش مقاومت بتن مقدار عمق مؤثر لازم در یک مقطع تحت خمش کاهش خواهد یافت (d) در نتیجه انحناء و شکل‌پذیری افزایش خواهد یافت.  

بررسی مصالح فولادی :

فولاد مسلح کننده نسبت به بتن شکل‌ پذیری خیلی بیشتری دارد و شکل‌ پذیری فولاد امکان را برای عملکرد شکل‌ پذیر مقاطع بتن مسلح فراهم می‌سازد. شکل‌ پذیری و طول دامنه تسلیم هر دو با افزایش رتبه فولاد کاهش می‌یابد؛ و استانداردهای مختلف حد پایینی را برای تنش تسلیم مشخص می‌کنند. با افزایش مقاومت آرماتورهای کششی مصرف‌ شده در مقطع تحت خمش، ارتفاع بتن فشاری جهت مقابله با نیروهای کششی فولاد بیشتر خواهد شد (kd) در نتیجه انحناء و شکل‌ پذیری کاهش خواهد یافت. آزمایش‌های کشش و خمش برای تعیین شکل‌ پذیری فولاد اطلاعات مفیدی ارائه می‌دهند. فولاد سرد نورد دارای شکل‌ پذیری کمتری است و نیز رفتار فولادی که تنش تسلیم آن به مقدار زیادی بیش از مقادیر اسمی باشد، چندان شکل‌ پذیر نیست، بنابراین در اکثر ساخت‌ و سازها استفاده از این فولاد توصیه نمی‌شود. میثم منظری توکلی، مسعود لک زاده ، سید مجتبی عمرانی ۱- مدرس بخش مهندسی عمران، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، دانشکده شهید چمران کرمان، ایران ۲- مدرس بخش مهندسی عمران، دانشگاه فنی و حرفه‌ای، دانشکده شهید چمران کرمان، ایران ۳- دانشجوی مهندسی اجرایی عمران، دانشکده شهید چمران کرمان، دانشگاه فنی و حرفه‌ای کرمان، ایران