به عنوان مقدمه ای در تعریف مقاوم سازی به کمک FRP می توان اینچنین بیان کرد که امروزه روش های نوین مقاوم سازی همانند مقاوم سازی و استفاده از FRP و استفاده از میراگرها کم کم در حال جایگزین شدن به جای روش های سنتی و متداول مقاوم سازی هستند و این امر حاکی از آن است که صنعت ساختمان سازی با سرعتی سرسام آور رو به پیشرفت نهاده است.
سیستم مقاوم سازی با FRP ، در واقع یکی از روش های نوین مقاوم سازی ساختمان، تقویت سازه ها و پوشش محافظتی در صنایع مختلف به حساب می آید. از مزایای مهم مقاوم سازی با FRP میتوان به مقاومت کششی بسیار بالا و وزن بسیار کم اشاره کرد. (FRP (Fiber Reinforcement Polymer یا پلیمر تقویت شده با فیبر که امروزه کاربرد زیادی در ترمیم، تقویت و مقاوم سازی ساختمان ها و سازه های بتنی و فلزی و نیز صنعت کامپوزیت دارند، از دو جزء اساسی تشکیل میشوند؛ فایبر (الیاف) و ماتریس (رزین).
در واقع FRP مخفف Fiber Reinforced Polymer است. FRP بیشترین استفاشده را برای ترمیم و مقاوم سازی سازه های بتنی دارد. وقتی FRP را روی سطح های بتنی مانند دال ها، تیرها، ستون ها و فونداسیون و دیوارهای بتنی قرار می دهند، به این ترتیب مقاومت بتن را بیشتر می کنند. در این مقاله شما با مقاوم سازی با FRP و مصالح آن بیشتر آشنا خواهید شد.
از FRP در ساختمان ها با کاربری های مختلف به عنوان تکیه گاه ماشین آلات سنگین و در سازه های آبی مثل سدها و کانال ها استفاده می کنند. همچنین، FRP برای مقاوم سازی زیر ساخت های مهندسی مانند پل های جاده ای و ریلی و مخازن نگهدای آب و مواد شیمیایی، سیلوها و برج های خنک کننده به کار می رود. مقاوم سازی ساختمان با FRP همان طور که به شکل خلاصه برایتان عنوان کردیم، موارد کاربرد زیادی دارد.
همانطور که در بخش مقدمه عنوان شد، FRP اصولا از دو ماده تشکیل شده است؛ ماتریس و الیاف.
استفاده از کامپوزیت هایی با زمینه پلیمری FRP در مقاوم سازی و بهسازی سازه ها و به طور کلی مقاوم سازی با FRP در طراحی سازه های بتن آرمه طی سالیان اخیر از رشد قابل توجهی برخوردار بوده است که از دلایل اصلی آن می توان به نیاز به افزایش عمر بهره برداری و ارتقای اساسی زیرساخت ها در تمامی نقاط دنیا اشاره کرد. از ویژگی های اصلی کامپوزیت های پلیمری می توان مقاومت مناسب در برابر خوردگی، سادگی اجرا در محل نصب و سبکی آنها را برشمرد . عامل دیگر در گسترش کاربری مصالح FRP کاهش قیمت این مصالح می باشد.
شاید یک دهه قبل استفاده از کامپوزیت های FRP روشی لوکس و گران قیمت به نظر میرسید ولی اکنون قیمت این مصالح به مراتب تنزل نموده است و مقاوم سازی با FRP علاوه بر همه ی فوایدی که دارد اقتصاد پروژه را نیز بهینه می کند. در گذشته ای نه چندان دور مدارک فنی بسیار محدودی در این رابطه وجود داشت ، لیکن امروزه تعداد قابل توجهی از مقالات علمی نشریات و کنفرانس های مربوط به بحث کاربرد این مصالح در مقاوم سازی اختصاص دارد .
این رشد فزاینده شاهد رویکرد و اهمیت این فناوری نو می باشد که به دنبال گسترش نیاز و توجه به تقویت با استفاده از مصالح کامپوزیت و به منظور کاربردی نمودن دانش فنی، روش های طراحی نیز تدوین گردیدند تا در بخش حرفه مورد استفاده قرار گیرند. تبیین روش های تحلیل و در نظر گرفتن ضرایب ایمنی در طراحی با ملاحظات اقتصادی منجر به تدوین دستورالعمل ها و آیین نامه های محاسباتی و اجرایی شدند که از آن جمله می توان به آیین نامه های ISIS کانادا، FIB اروپا و ACI 440 R ایالات متحده اشاره نمود.
در زمان استفاده از مصالح FRP باید دقت شود که از استانداردهای لازم برخوردار باشند و بهتر است همیشه از برندهای معتبر تهیه شوند. برای طراحی مقاوم سازی ساختمان با FRP یک سری ابزار لازم است که از جمله آن ها می توان به آئین نامه های مقاوم سازی و نرم افزار های کمکی اشاره کرد. اجرای مقاوم سازی با FRP و مصالح آن به نیروی متخصص نیاز دارد. افراد بدون داشتن آگاهی لازم درباره شیوه نصب آن نمی توانند کاری از پیش ببرند.
FRP هم مانند دیگر مصالح ساختمانی دارای نقاط ضعفی است :
این روش دارای مزایای مخصوص به خود نیز است:
همواره برای برگزیدن FRP و مصالح آن به عنوان ابزاری برای مقاوم سازی ساختمان می توان دلایلی پر اهمت را بر شمرد که این دلایل را میتوان به صورت زیر در یک لیست ارائه داد:
از این شیوه مقاوم سازی در موارد زیادی استفاده می شود:
به کار بردن FRP برای تقویت ستون های بتنی از دیگر روش های مقاوم سازی کارآمدتر است. کامپوزیت FRP برای تقویت ستون های بتنی که تحت بار محوری و برشی هستند و همچنین ﺗﻘﻮﯾﺖ ﺧﻤﺸﯽ ﺳﺘﻮن ﻫﺎ کاربرد دارد.همچنین اﻓﺰاﯾﺶ ﻣﻘﺎوﻣﺖ ﻣﺸﺨﺼﻪ ﺑﺘﻦ که به علت اﻓﺰاﯾﺶ ﺷﮑﻞ ﭘﺬﯾﺮی، تأثیر افزایشی روی اﺛﺮ ﻣﺤﺼﻮر ﺷﺪﮔﯽ بتن به وجود می آید، از دیگر کاربردهای آن است. FRP به علت نازک بودن ورق هایش بهترین گزینه برای تقویت ستون ها است. به این ترتیب در جانمایی پارکینگ های ساختمانی ایرادی وارد نخواهد شد.
FRP بیشترین تأثیر را در ستون های دایره شکل دارد. هر چند در ستون های مربع و مستطیل هم با گرد کردن گوشه ها می توان از FRP استفاده کرد. المان ستون بتنی را با FRP دورپیچ می کنند و به این ترتیب خواص باربری و شکل پذیری بتن ستون بهبود پیدا می کند و FRP از افزایش ترک های محیطی بتن ممانعت به عمل می آورد و موجب افزایش کرنش های بتن می شود.
از رایج ترین شیوه های تقویت با FRP تقویت ستون بتنی است. اصلی ترین عامل که در تقویت ستون بتنی با FRP مؤثر است، به شکل مقطع ستون ها ارتباط دارد. افزایش مقاوت برشی تیرها و ستون ها با این الیاف موجب افزایش مقاومت برشی مقاطع بتنی ضعیف می شود. با نصب FRP در زیر تیر و نصب آن به شکل u یا با دورپیچ آن می توان مقاوت برشی را در همه یا بخشی از تیر بالا برد.البته که روش دورپیچ کامل بیشترین تأثیر را دارد. می توان دورپیچ کردن ستون ها با FRP را در جاهایی به کار برد که خاموت گذاری ویژه لازم است یا در مواردی که خاموت های اجرا شده از پس نیازهای طرح بر نمی آیند.
مقاوم سازی و بهسازی کف و دال های بتنی به ویژه سقف به وسیله FRP برای دستیابی به ظرفیت و عملکرد مورد نظر، موجب بالا رفتن مقاومت خمشی و برشی میشود. همچنین، بالا رفتن مقاومت در مقابل خوردگی، ارتعاش و سایش را به دنبال دارد. در ضمن، FRP برای تأمین ظرفیت و عملکرد و همچنین تقویت، ترمیم و مقاوم سازی دیوارهای بتنی و بنایی به کار می رود.
کاربرد مقاوم سازی با FRP و مصالح آن در حین بالا بردن مقاومت خمشی و برشی، موجب پخش تنش در تمام صفحه به جای تمرکز آن در یک نقطه می شود. به این ترتیب، از دیوار در برابر بارهای جانبی دینامیکی و همچنین رفت و برگشتی زلزله و حمله های شیمیایی حفاظت به عمل خواهد آمد. با نصب FRP رو یا زیر تیر، مقاومت برشی آن بالا می رود.
برای بالا بردن مقاومت خمشی تیر با آن، باید دقت کنید که FRP مثل یک میلگرد کششی عمل می کند و برای آن نباید سهم فشاری در نظر گرفته شود. بالا بردن مقاومت خمشی ستون با نصب FRP روی ستون، به طوری که الیاف در امتداد محور طولی ستون باشد، امکان پذیر است.
پوشش FRP اصولا برای مقاوم سازی و یا از دیدگاه دیگر، به برای بهبود و تقویت رفتار سازه ی موجود یا تعمیر خرابی ایجاد شده در سازه ی فعلی به عنوان یک روش نوین در مهندسی به کار میروند. همانگونه که اشاره شد، ویژگی کلیدی که این مصالح را برای مقاوم سازی مناسب میسازد، خواص غیر قابل خوردگی و مقاومت بالا نسبت به وزن است. از این رو تکنیک مختلفی برای تقویت سازه بتنی نظیر روش زیر بوجود آمده است. پوشش FRP که به سطح خارجی یک عضو بتنی یا هر سطح دیگری میچسبند، به روش EBR- Externally Bonded Reinforcement معروف هستند.
برای مثال تقویت خمشی تیرهای بتنی مسلح به روش EBR، با چسباندن ورق FRP به وجه کششی تیر انجام می گیرد . قبل از نصب ورق در این روش ، آماده سازی محل نصب از اهمیت ویژه ای برخوردار است . آماده سازی سطحی برای از بین بردن آلودگی ها و لایه های سطحی ضعیف به منظور اصلاح خصوصیات سطح زیرین و ایجاد سطحی جدید با ساختاری مناسب صورت می گیرد . به این منظور ، ابتدا با استفاده از روش هایی همچون ساییدن سطح ، ماسه پاشی یا فشار آب ، لایه ی ضعیف سطحی بتن به اندازه ای ساییده می شود تا سطوح سنگدانه ها نمایان شوند و سطح قوی تری برای ایجاد چسبندگی بیشتر بین لایهFRP و بتن فراهم شود .
سپس با استفاده از فشار هوا و یا فشار آب ، مواد زائد و ذرات گرد و غبار از سطح بتن جدا می شوند . سپس با استفاده از ماده ی مناسب ، خلل و فرج سطح پر می شوند و در پایان با استفاده از اپوکسی مناسب ورق FRP به سطح بتن چسبانده می شود. در این روش از ورق های FRP پیش ساخته (ورق آماده شده در کارخانه) و یا آماده شده به روش درجا (اندود الیاف FRP با چسب در محل اجرا) می توان استفاده کرد .
به منظور کاهش احتمال وقوع پدیده ی جداشدگی می بایست کیفیت چسبندگی بین ورق و بتن را بالا برد. روش نصب سطحی می تواند به شکل ساده و معمول یا با اعمال پیش کشیدگی در ورق FRP قبل از اتصال آن به سطح تیر و یا با فراهم آوردن مهار لازم ، مانند نوارهای U شکل در انتهای ورق، برای کاهش احتمال جداشدگی ورق از سطح تیر تحت بار، انجام شود
مقاوم سازی تیر بتنی با مصالح FRP در طی 3-4 روز به 3 برابر مقاومت کششی فولاد می رسند، از این رو با توجه به اینکه الیاف FRP مقاومت کششی بسیار بالایی نسبت به ورقه های فولادی دارند، اتصال FRP به ناحیه کششی بتن در تیر بتنی سبب افزایش ظرفیت خمشی مقطع خواهد شد.
عوامل متعددی مانند ابعاد مقطع تیر بتنی، مساحت و مشخصات مکانیکی میلگردهای موجود و میلگرد FRP مورد استفاده و همچنین مقاومت بتن موجود، در میزان افزایش مقاومت خمشی سازه های بتنی با استفاده از سیستم های FRP دخیل می باشند. در ادبیات فنی این افزایش مقاومت از 10 تا 160 درصد گزارش شده است.
در کشور ما شرکت های مقاوم سازی به تازگی پا به عرصه وجود گذارده و با گردآوری مهندسین و تکنسین های مجرب نسبت به طراحی و اجراء عملیات مقاوم سازی در کشور اقدام نموده اند.
تمامی حقوق متعلق به آرین تیس می باشد.
طراحی سایت و خدمات سئو توسط تیم سئوهاما - میزبانی وب توسط سرورهاما