راه های دیگر ترمیم بتن

اگر فولاد دچار خوردگی شده باشد، بتن دور آن باید به صورت کامل برداشته شود. بتن باید تا جایی که به میله‌ها متصل شده برداشته شود. علت خوردگی فولاد بایستی مشخص گردد. اگر علت خوردگی، آلودگی کلراید باشد، تمامیبتن تشکیل شده با محلول آب دارای 0٫15 تا 1٫00 درصد کلراید باید جدا شود. البته این عدد در استانداردها و آیین‌نامه‌های مختلف کمی تفاوت دارد و بایستی به چند عامل تاثیرگذار دیگر هم توجه کرد. برای اطلاعات بیشتر به آیین‌نامه بتن بین‌المللی یا کشور خود مراجعه کنید.

برای ترمیم بتن آسیب دیده به وسیله‌ی فولاد خورده شده، باید با یک متخصص خوردگی مشورت شود. اگر بتن آلودهشده پاک نشود، به احتمال زیاد خوردگی فولاد در بتن جدید و قدیمی پیشرفت می‌کند؛ به این پدیده «اثر حلقه» گفته می‌شود.

زمانی که فولاد نمایان شد، بایستی تمامی قسمت‌های زنگ زده و خورده شده توسط برس سیمی یا آب فشار بالا جدا شوند. اگر خوردگی در فولاد، سطح مقطع آن را تا کم‌تر از 80 درصد قطر اصلی‌اش کاهش داده باشد، فولاد بایستی مورد آزمایش و تحلیل سازه‌ای قرار گیرد.

راهنمای اجرای تحلیل‌ها: ACI 562 (ACI 562, 2013).

اگر فولاد تقویت شده نامناسب و غیر مقاوم تشخیص داده شد، باید بر مبنای آخرین آیین‌نامه‌های کمیته‌ی ACIجایگزین شود.

شکل زیر، نحوه‌ی صحیح برداشت بتن و آماده‌سازی آن برای ترمیم را نشان می‌دهد.

پس از پایان پاکسازی بتن و آماده‌سازی فولاد تقویت شده، تمیزکاری اولیه صورت می‌گیرد. روش‌های انجام این کار شامل شات‌بلستینگ، سندبلستینگ و واتر بلستینگ می‌باشد (به ترتیب پاشیدن با فشار شن، ماسه و آب). این روش‌ها، باقی‌مانده‌ی بتن آسیب دیده یا خورده شده از مراحل قبل را به طور کامل پاکسازی می‌کند. برای روش واتر بلستینگ، فشار آب بین 4،000 تا 5،000 psi معمولاً مناسب است، هر چند در برخی شرایط ویژه تا 15،000 psi هم می‌تواند بالا رود.

پس از آن که سطح مورد ترمیم آماده شد، باید از آن مراقبت کرد و آن را تمیز نگاه داشت تا پیش ریختن مواد ترمیمی، آسیب نبیند. در مناطق گرمسیر، این مرحله شامل ایجاد سایه بر روی بتن، برای خنک نگه داشتن آن است. در مناطق سردسیر، باید اقداماتی صورت گیرد که سطح بتن با یخ یا برف پوشانده نشود.

در حد فاصل 48 ساعت مانده به ریختن مواد ترمیمی، یک تمیزکاری ثانویه انجام می‌گیرد. جت آب با فشار کم بر روی سطح ترمیم می‌پاشند. تمامی سطوح بایستی شسته شوند. فشار آب تا حدود 5،000 psi می‌باشد (تصویر پایین – تمیزکاری ثانویه). باید اطمینان حاصل کنید که رطوبت سطح بتن، با شرایط و نیازهای مواد ترمیمی هم‌خوانی دارد. بسته به شرایط مواد ترمیمی مورد استفاده، سطوح بتن باید مرطوب یا خشک باشند. مثلاً سطوحی که روی آن‌ها بتن پلیمریریخته خواهد شد، باید تا حد امکان خشک باشند.

هر نوع بتن و مواد ترمیمی که مورد استفاده قرار می‌گیرد، شرایط استفاده‌ی خودش را دارد. باید پیش از مصرف مطمئن شود که شرایط آن برآورده می‌شود. برای برخی از مواد ترمیمی، سطوح بتن باید خشکِ خشک باشند. برای برخی دیگر مرطوب و یا نیمه مرطوب. اطلاعات مربوط به نیازهای مواد ترمیمی، توسط کلینیک بتن ایران در اختیار شما قرار می‌گیرد.

انتخاب روش و آماده سازی بتن برای ترمیم

حالا نوبت انتخاب روش و مواد مورد استفاده برای ترمیم است. پس از تکمیل سه مرحله‌ی قبلی، در این مرحله کار سریع‌تر جلو می‌رود. در آن سه مرحله مشخص شد که ترمیم بایستی در مقابل چه شرایطی مقاومت داشته باشد؛ بازه زمانی ترمیم و پایان آن نیز تعیین شد. این اطلاعات، به علاوه‌ی اطلاعات حجم و مساحت بتنی که باید مورد ترمیم قرار بگیرد، کمک می‌کند تا مواد مورد استفاده در ترمیم مشخص شود. همچنین در هنگام انتخاب مواد برای ترمیم بتن، مسائل مربوط به هم‌زیستی مواد بایستی مورد بررسی قرار گیرد (Vaysburd et al., 2014). باید از انتخاب مواد و روش‌هایی که باعث خسارت بیشتر یا شتاب بخشیدن به آسیب دیدن بتن می‌گردند خودداری نمود.

آیین‌نامه و راهنماهای مفید در این مورد:

«راهنمای انتخاب مواد برای ترمیم سطح بتن»: (ICRI 320.2R, 2009)

«راهنمای انتخاب مواد برای ترمیم بتن»: (ACI 543.3R, 2006)

آماده‌سازی بتن برای ترمیم، یکی از فاکتورهای مهم در دوام ترمیم است. این مرحله شامل حذف تمامی قسمت‌های آسیب دیده و فراهم کردن سطحی بدون آسیب دیدگی برای عمل کردن بی‌نقص مواد ترمیمی است. اگر این مرحله به درستی انجام نگیرد، هر چقدر هم که مراحل دیگر کامل و بی‌نقص باشند، ترمیم با شکست مواجه خواهد شد. ضروری است که پیش از استفاده از مواد ترمیمی، بتن آسیب دیده به صورت کامل برداشته شود.

این مرحله از ترمیم بسیار حیاتی است و نیاز است پیش از شروع، مراحل روی نمونه‌هایی آزمایش شوند و نتایج بررسی گردند تا اطمینان کافی از این که بتن به مقاومت و سطح کیفی مورد نظر دست می‌یابد، حاصل شود.

نخستین مرحله برای آماده‌سازی بتن برای ترمیم، بریدن قسمت مورد نظر با اره به عمق 1 اینچ یا بیشتر در صورت امکان، است

این عمل جداسازی به صورت تخریب با آب (هایدرو دیمولیشین) نیز می‌تواند صورت بگیرد. البته این نوع جداسازی باعث به جا ماندن لبه‌های تیز و خشن می‌شود. بنا بر این برش با اره به صرفه‌تر است. برای قسمت‌های که از بتن که فولاد جاسازی شده درون آن دچار خوردگی شده، ضروری است که بتن تا قسمتی بیش از سطح خورده شده بریده شود؛ هم‌چنین باید مراقب بود که فولاد آسیب نبیند.

هدف از این که گفتیم لبه‌ها بتن بریده شده نباید تیز و خشن باشند، این است که در چنین حالتی مواد ترمیمی راحت‌تر تحکیم می‌یابند. تجربه نشان داده که در غیر این صورت، ترمیم به سرعت با شکست مواجه می‌شود.

بتن آسیب دیده باید به صورت کامل از سازه جدا شود تا مواد ترمیمی به خوبی جایگزین شوند. اگر مواد ترمیمی رویبتن آسیب دیده ریخته شوند، به هیچ وجه موثر نخواهند بود.

در جداسازی به وسیله فشار آب (هایدر بلستینگ یا هایدرو دیمولیشین) بایستی فشاری در حدود 8 تا 40 هزار psi بربتن وارد شود. (تصویر پایین). برتری این روش این است که قسمت‌های آسیب دیده را به صورت کامل جدا می‌کند تا تنها بتن با کیفیت و سالم به جا بماند.

بعد از مرحله جداسازی بتن آسیب دیده، نوبت به آماده‌سازی فولاد تقویت شده در بتن می‌رسد. عموماً اگر بعد از جداسازی بتن آسیب دیده، بیش از یک سوم فولاد در معرض دید قرار بگیرد، بایستی بتن به صورت کامل از اطراف فولاد برداشته شود.

ترمیم و تقویت سازه های بتنی توسط دیوار برشی

دیوار برشی فولادی برای مقاوم سازی ساختمان های فولادی در حدود 15 سال اخیر مورد توجه خاص مهندسان سازه قرار گرفته است. ویژگی های منحصر به فرد آن باعث جلب توجه بیشتر همگان شده است ، از ویژگی های آن اقتصادی بودن ، اجرای آسان ، وزن کم نسبت به سیستم های مشابه ، شکل پذیری زیاد ، نصب سریع ، جذب انرژی بالا و کاهش قابل ملاحظه تنش پسماند در سازه را می توان نام برد. تمام دلایل ما را به این فکر آن وا داشت که استفاده از آن را درترمیم ساختمان های بتنی مورد مطالعه قراردهیم. چون این سیستم دارای وزن کم بوده ، به سازه بار اضافی وارد نکرده و حتی با اتصالاتش باعث تقویت تیر وستونهای اطراف خود می شود. همچنین این سیستم نیازی به تجهیزات خاص ندارد و می توان بدون تخلیه ساختمان و تخریب اعضا سازه ای به بقیه اجزای سازه ای وصل شود. البته طراحی این سیستم در ساختمان های بتنی بغیر از حالت ترمیمی اقتصادی به نظر نمی آید. در این مقاله توضیحات اولیه ای از دیوار برشی فولادی جهت آشنایی بیشتر ارائه شده ، و در قسمت های بعدی بررسی رفتار پانلهای برشی فولادی LYP1 در تقویت وترمیم سازه های بتنی مورد مطالعه قرار خواهد گرفت و تفاوت آن با سیستم بادبندی مشابه مورد توجه قرار خواهد گرفت ، و در آخر نتایج آزمایشات بررسی خواهند شد.

دیوارهای برشی فولادی SSW2 برای گرفتن نیروهای جانبی زلزله و باد در ساختمان های بلند در سالهای اخیر مطرح و مورد توجه قرار گرفته است . این پدیده نوین که در جهان به سرعت رو به گسترش می باشد در ساخت ساختمان های جدید و همچنین تقویت ساختمان های موجود به خصوص در کشورهای زلزله خیزی همچون آمریکا و ژاپن بکار گرفته شده است . استفاده از آنها در مقایسه با قابهای ممان گیر تا حدود 50% صرفه جویی در مصرف فولاد را در ساختمان ها به همراه دارد.

دیوار های برشی فولادی از نظر اجرائی ، سیستمی بسیار ساده بوده و هیچگونه پیچیدگی خاصی در آن وجود ندارد . لذا مهندسان ، تکنسین ها و کارگران فنی با دانش فنی موجود و بدون نیاز به کسب مهارت جدید می توانند آنرا اجرا نمایند . دقت انجام کار در حد دقت های متعارف در اجرای سازه های فولادی بوده و با رعایت آن ضریب اطمینان اجرائی به مراتب بالاتر از انواع سیستم های دیگر می باشد . با توجه به سادگی و امکان ساخت آن در کارخانه و نصب آن در محل ، سرعت اجرای سیستم بالا بوده واز هزینه های اجرائی تا حد بالایی زیادی کاسته می شود .

سیستم از نظر سختی برشی از سخت ترین سیستم های مهاربندی که X شکل می باشد ، سخت تر بوده و باتوجه به امکان ایجاد باز شو در هر نقطه از آن ، کارائی همه سیستم های مهاربندی را از این نظر دارا می باشد .

همچین رفتار سیستم در محیط پلاستیک و میزان جذب انرژی آن نسبت به سیستم های مهار بندی بهتر است . در سیستم دیوار های برشی فولادی به علت گستردگی مصالح و اتصالات ، تعدیل تنش ها به مراتب بهتر از سیستمهای مقاوم دیگر در برابر بارهای جانبی مانند قاب ها وانواع مهاربندی که معمولا در آنها مصالح به صورت دسته شده و اتصالات متمرکز می باشند ، صورت گرفته و رفتار سیستم بخصوص در محیط پلاستیک مناسب تر می باشد .

گزارش اولیه تحقیقات انجام شده در تابستان سال 2000 میلادی در آزمایشگاه سازه دیویس هال دانشگاه برکلی کالیفرنیا نشان می دهد ، ظرفیت دیوار های برشی فولادی برای مقابله با خطراتی مانند زلزله ، طوفان و انفجار در مقایسه با دیگر سیستم ها مثل قابهای ممان گیر ویژه حداقل 25% بیشتر می باشد . در آزمایشگاههای تحقیقاتی استفاده گردیده است که ظرفیت آن حدودا 6670KN می باشد . آزمایش های مذکور نشان می دهد ، دیوارهای برشی فولادی دارای شکل پذیری بسیار بالائی هستند . به لحاظ اهمیت موضوع بودوجه این تحقیقات که به منظور دستیابی به یک سیستم مطمئن جهت ساخت ساختمان های فدرال آمریکا برای آنکه بتوانند در مقابل خطراتی مانند زلزله ، طوفان و بمب مقاومت نمایند ، توسط بنیاد ملی علوم آمریکا و اداره خدمات عمومی آمریکا تامین گردیده است .

1-شکلی از دیوار برشی فولادی در سازه های فولادی (با سخت کننده و بدون سخت)

2- ساختمان های ساخته شده با استفاده از دیوار برشی فولادی

اولین ساختمان ساخته شده با استفاده از این روش بیمارستانی در لس آنجلس به نام بیمارستان Sylmar بود. یکی از بزرگترین سازه های ساخته شده با سیستم دیوار برشی فولادی ساختمان شینجوکونومورا 3 در توکیو است که این ساختمان دارای 51 طبقه بوده و ارتفاع آن از سطح زمین 211 متر است . 5 طبقه آن درزیر زمین واقع بوده و 27.5 مترآن پایین تر از سطح زمین قرار دارد و ، برای اجتناب از بکارگیری دیوار برشی بتنی ، از سیستم دیوار برشی فولادی در هسته های مرکزی ساختمان که اطراف آسانسور ها ، پله ها و رایزرهای تاسیساتی می باشد ، استفاده گردید.

یکی از کاربردهای این پانلها در تقویت سازه های بتنی در ساختمان مرکز درمانی در چارلستون می باشد این سازه در اثر زلزله 1963 آسیب دیده بود این ساختمان متشکل از ساختمان های متعددی از یک تا پنج طبقه می باشد که زیر بنای آنها نزدیک به 32500 متر مربع است . برای تقویت این سازه از بهترین تیم طراحی وتحقیقاتی استفاده گردید . بعد از بررسی های فراوان این سیستم را با توجه به دلایل زیر مناسب دانستند :

• جلوگیری از اخلال در کار روزانه و کاهش مشکلات برای بیماران ، بعلت سرعت نصب آن

• جلوگیری از کاهش زیر بنای مفید و اتلاف فضاها

• پیش بینی امکان تغییرات در آینده ، زیرا در دیوار برشی فولادی به سادگی می توان تغییرات مورد نظر را اعم از

• جابجائی معماری و یا ایجاد بازشو به خاطر عبور تاسیسات داد

• جلو گیری از ازدیاد وزن سازه

به جز ساختمان های بالا سازه های فراوانی از جمله

ساختمان مرکزی 54 طبقه بانک وان ملون در پیتسبورگ پنسیلوانیای آمریکا

ساختمان مسکونی 51 طبقه واقع در سان فرانسیسکو

ساختمان 25 طبقه در ادمونتون کانادا

ساختمان 32 طبقه بایرهویچ هوس در لورکوزن آلمان (Byer-Hochhaus)

ساختمان 20 طبقه دادگاه فدرال در سیاتل آمریکا

برای تقویت ساختمان بتنی کتابخانه ایالتی اورگ (Oregon state library) را می توان نام برد که در آن برای تقویت ازدیوار برشی فولادی برشی فولادی استفاده شده است .

3- معرفی سیستم دیوار برشی فولادی برای تقویت سازه های بتنی ساخته شده [3]

سال 1995 زلزله در Hugoken-Nanbu4 که زلزله مهیبی بود ، باعث کشته و مجروح شدن انسانهای زیادی شد . ساختمان های بسیاری آسیب جدی دیدند و ساختمان هایی که قبل از سال 1981 و مخصوصا قبل از 1971 ساخته شده بودند ، خسارت شدیدی را متحمل گردیدند و حتی برخی از آنها فرو ریختند .

این امر نشانگراین است که آیین نامه و مقررات قدیمی برای طراحی ساختمان به نحو مناسبی نیروهای زلزله و شکل پذیری سازه ای را در نظر نگرفته اند .

در سال 1999 زلزله در chi -chi تایوان نیز باعث زیان فراوان و تخریب بسیاری از سازه ها شد . دوباره این ساختمان هایی که قبل از سال 1983 طراحی و ساخته شده بودند ، تخریب شدند و بعد از زمین لرزه 1999 تمام مقررات و آیین نامه های زلزله مورد باز بینی قرار گرفته و همه مقررات قبلی لغو شدند . ضرایب لرزه ای منطقه ای در هرناحیه تایوان تولید و ایجاد گردید . برای مثال شتاب زمین لرزه در منطقه Taichung از 0.23g به 0.33g افزایش یافت .

در نتیجه تقریبا همه ساختمانها در Taichung مطابق با مقررات طراحی جدید احتیاج به مقاوم سازی پیدا کردند. هدف این پروژه افزایش و بهبود بخشیدن مقاومت لرزه ای ساختمان های بتن مسلح می باشد . این پروژه شامل سه زیر مجموعه است که شامل :

• پیدا کردن و پی بردن به میزان کمبود مقاومت لرزه ای ساختمان های بتن آرمه موجود بر اساس آیین نامه جدید

• مساله نیروهای وارد بر سازه کناری و همجوار بعلت تغییر مکانهای بیش از اندازه جانبی آنها

• تحقیق در مورد دو روش برای جذب انرژی توسط پانلهای برشی فولادی و بادبند فولادی برای بهبود مقاومت لرزه ای سازه های موجود .

4- مشخصات لرزه ای پانلهای برشی فولادی با نقطه تسلیم پایین (LYP)

استفاده از دیوار برشی فولادی باعث بهبود مقاومت لرزه ای سیستم در طراحی ساختمان های جدید و مقاوم کردن ساختمان های ساخته شده می شود . صفحات فولادی نازک تمایل به کمانش دارند و از این رو ظرفیت جذب انرژی در این رو صفحات محدود است .

اخیرا روشهای جدید و تکنولوژی های بدست آمده در زمینه فلزات ، صفحات فولادی جدید را در دسترس ما گذاشته است . این نوع فولاد دارای تنش تسلیم کمتر افزایش طول بالا می باشند و توانایی تغییر شکل دادن و جذب انرژی بیشتری را قبل از شکستن از خود نشان می دهند . یکی دیگر از ویژگی های آن پایین بودن نقطه تسلیم است که این باعث افزایش ناحیه پلاستیک آن می شود و باعث جذب بیشتر تنش می شود .

پانلهای برشی فولادی ساخته شده از LYP توانایی جذب و اتلاف انرژی زیادی را دارند ، و می توانند در ساختمان های جدید مورد استفاده قرار گیرد . این نوع پانلها همانند دیوار برشی فولادی نسبت به نیروهای زلزله طراحی و ساخته می شوند . چون این پانلها دارای ویژگی جذب و اتلاف انرژی بالایی هستند ، می توان از آنها بعنوان میراگر برای میرا کردن انرژی لرزه ای استفاده کرد . این نوع میراگر فلزی در هنگام جذب انرژی استحکام کافی را دارند و همچنین نسبت به میراگرهای که در حال حاضر مورد استفاده قرار می گیرند ، نیاز به نگهداری و تعمیر ندارد .

نقطه تسلیم و نقطه نهایی صفحات LYP هردو تحت تاثیر میزان کرنش وارده است . در این تحقیق تاثیر میزان کرنش و نحوه بارگذاری بر روی مشخصات مقاومت لرزه ای پانل صفحه ای مورد آزمایش قرار گرفته است .

مجموعه آزمایشات انجام شده ، مطالعه روی رفتار پانلهای برشی ساخته شده از فولاد LYP تحت سرعت های بارگذاری متفاوت و جابجایی های نموی ، است .

مطالعات آزمایشگاهی بروی پانل برشی فولاد LYP

پانل فولادی برشی ، ساخته شده از فولاد با نقطه تسلیم پایین ، عامل موثری برای جذب انرژی زیادی است . با طراحی و ساخت مناسب پانلهای برشی فولادی می توان در جذب و تلف کردن مقدار زیادی از انرژی لرزه ای بهره برد . اما رفتار سازه ای این نوع پانل برشی متاثر از شدت کرنشی است .

در 9 نمونه تست شده در آزمایش ، می خواهیم رفتار آنها را در هر یک از نحوه بارگذاری متفاوت مورد ارزیابی قرار دهیم. شکل 2 نحوه طراحی نمونه ها را نشان می دهد . شکل 3 چگونگی آزمایش ها را نشان می دهد . در این نمونه ها نسبت عرض به ضخامت پانل 50 گرفته شده است . لبه های بیرونی اعضا به خاطر جلوگیری از ترک خوردن اتصالات بین لبه و پانل و صفحه پای ستون تراشیده شده است . این کار بخاطر اجتناب تمرکز تنش و سوق دادن صفحه به ناحیه پلاستیک که قبلا بحث آن را کردیم . در این تحقیق تاریخچه بارگذاری پانل برشی فولادی آزمایش و بررسی شده است . سه سرعت بارگذاری 2.5 ، 5 و 10 mm/sec انتخاب شده است.

برای دستیابی به سرعت کرنشی این نمونه ها بارگذاری تدریجی به جای بار لرزه ای اعمال می شود . برای هر سه حالت متفاوت جابه جایی δy ، 2δy و 3δy را در هر دوره بارگذاری آزمایش را می پذیریم . آزمایش روی سازه تا زمانی که مقاومت به زیر % 80 مقاومت نهایی رسید متوقف می شود.

نحوه مقاوم سازی سازه بتنی

تیرها، عرشه ها، ستون ها و دیوارها می توانند با قرار دادن میلگردهای مسلح کننده طولی و رکاب ها یا بستن دور اعضاء و سپس پوشاندن عضو به وسیله بتن پاشی یا بتن ریزی درجا در محل مقاوم سازی شوند. بتن چسبندگی بین میلگردهای جدید و عضو موجود را میسر می کند، بتن پاشی اضافه شده اندازه عضو را افزایش می دهد. اضافه شدن بار عضو ناشی از این قبیل موارد باید کنترل شود.

دیوارهای بتنی مسلح و بنایی با اضافه کردن لایه های سطحی میلگردهای مسلح کننده یا الیاف سیمی جوش داده شده و اعمال بتن پاشی، مقاوم سازی می شوند. بتن پاشی اتصال (چسبندگی) بین مسلح کننده های جدید و دیوار را نیز مهیا می کند. اغلب داول ها در سوراخ های دریل شده محیط (پیرامون) ستون ها و تیرها برای اتصال بین اعضای قاب و مقاوم سازی دیوار بتن پاشی شده قرار می گیرند.

تیرها، ستون ها و مقاطع دیوارها اخیراً با الیاف کربنی، CFRP، الیاف شیشه ای، GFRP یا مواد مرکب مشابه کهچسباننده های رزینی اجرا می شود، مقاوم سازی می شوند. آزمایشات آزمایشگاهی به وسیله کارخانه های تولیدی انجام می شود که معیارهای طراحی را برای استفاده سیستم های مواد خود مهیا می کنند. ارزیابی مقاومت دراز مدت در شرایط کارگاهی موارد اشاره شده هنوز در امریکا مدون نشده است، اما این روش چندین سال است که در اروپا استفاده می شود. چسباندن و مقاو سازی با کربن یا ورقه های شیشه ای و یا ورقه های باریک و مواد مرکب مشابه روش های مقاوم سازی کم هزینه ای است که برای ارتقای اعضای سازه ای که به طراحی با آیین نامه های لرزه ای به روز شده ای نیاز دارند، استفاده می شود. این روش برای استفاده در جایی که بارها در طول بهره برداری افزایش می یابد و شکل پذیری دراز مدت مدنظر است با تدارک صحیح برای ضدآتش و ضدآب کردن آن، مناسب است.

 محدودیت ها

زمانی که از صفحه های بتنی استفاده می شود، سختی در اکثر اعضای ترمیم شده افزایش می یابد، بنابراین توزیع بار در سازه تغییر می یابد و باید تحلیل شود. تنش های زیادی ممکن است ناشی از انتقال بین مقاطع مقاوم سازی شده و غیرمقاوم سازی شده ایجاد شود. اعضای مقاوم سازی شده و ترمیم شده شامل فونداسیون، باید برای شرایط با بهره برداری بررسی شوند. مقاوم سازی با مواد مرکب ممکن است برای مقاوم کردن ضروری باشد، اما به علت رفتار کشسانFRPها، رفتار نهایی مسلح کننده های FRP باید به دقت ارزیابی شود.

مسلح کننده های بیرونی همواره فضاهایی که قبل از ترمیم برای دیگر استفاده ها موجود است را اشغال

می کنند.

اگر چسبندگی برای عمل مرکب مورد نظر باشد، آماده سازی سطح فولاد و بتن بسیار بحرانی است. در فصل سوم روش های تخصصی آماده سازی سطح تشریح شد.

زمانی که از چسبنده های سازه ای، به ویژه اپوکسی، استفاده می شود باید دقت کافی بشود، زیرا نرم شدگی و کاهش مقاومت بر اثر افزایش دما در نزدیک و بالای دما انتقال شیشه است که می تواند در حدود 50 درجه سانتی گراد باشد. زمانی که در برابر آتش مهیا شود محافظت ویژه ای نیاز است. جزئیات صحیح و محافظت ویژه وقتی مواد مرکب برایمقاوم سازی استفاده می شود بحرانی و تعیین کننده است، زیرا آنها به طور کلی تابع لایه های زیرین با اپوکسی ها هستند. اغلب چسبنده های حساس به آب وقتی به سطوح مرکب و نمناک اعمال می شوند، چسبندگی مناسبی نخواهند داشت.

مثال ها

مقاومت برشی تیرهای بتنی مسلح با اجرای بست های فولادی در اطراف تیرها افزایش یافت. بست های مشابهی با عرض mm50 و ضخامت mm3/1 استفاده شد. گوشه های تیر با صفحه های فولادی خم شده ای به ضخامت mm5/1 محافظت شد.

مقاومت برشی تیرهای بتنی سقف و عرشه پارکینگ با استفاده از اضافه کردن رکاب های پوشانده شده با بتن پاشیافزایش یافت. روند ترمیم مطابق زیر صورت گرفته شود :

1- کناره ها و پایین تیرها برای به دست آمدن سطوحی تمیز، ماسه پاشی شد.

2- جفت های رکاب های جدید و U شکل با هم پوشانی در دور تیر قرار داده شد. در مقطع های افقی میله های U شکلی نیز در حفره ها و شیارهای بریده شده در بالای تیرها قرار گرفت.

3- این رکاب ها و ضفحات با بتن پاششی پوشیده شدند.

4. بتن پاششی فشاهایی که نچسبیده را پوشاند. در بعضی موارد بخش هایی که هنوز نچسبیده بودن برداشته و مجدداً بتن پاشی شد.

پوشش ها و بست ها

تشریح

پوشش دهی (Jacketing) روندی است که مقطع عضو سازه ای موجود به مقدار ابعاد اصلی برگردد، یا با توجه به پوشش دادن به وسیله مواد و مصالح مختلف (متفاوت) افزایش یابد. شبکه مسلح کننده فولادی یا پوشاندن با مواد مرکب می تواند در حول مقاطع آسیب دیده اجرا شود و بر روی آنها با بتن پاشی یا بتن ریزی درجا در محل پوشش داده شود.

بست ها و ژاکت ها پوشش هایی هستند که برخلاف روش پیش تنیده کردن بیرونی تنها بخشی از ستون یا پایه را احاطه می کنند و معمولاً به منظور افزایش حمایت دال یا تیر در قسمت بالای ستون استفاده می شود 

  شکل پوشش معمولاً موقتی یا دائمی و شامل چوب، فلز جمع شده، بتن پیش ساخته، لاستیک، پشم شیشه یا الیاف مخصوص است و نسبت به هدف و شرایط محیطی از آنها استفاده می شود. این نوع پوشش در دور مقطعی که احتیاج به ترمیم دارد قرار می گیرد و فضای حلقه مانند خالی بین پوشش و سطح عضو موجود ایجاد می کند. پوشش باید با جدا کننده هایی، برای اطمینان از تراز و یکسان بودن بین پوشش و عضو، آماده شود.

معمولاً از مواد مختلفی از جمله بتن معمولی و ملات، ملات اپوکسی، گروت و ملات و بتن لاتکسی اصلاح شده به عنوان مواد اندود و پوششی استفاده می شود. روش های پر کردن فضاهای خالی شامل پمپ کردن، لوله ترمی یا بتن با سنگدانههای پیش آکنده است.

مزیت ها و موارد استفاده

این نوع پوشش بخصوص در ترمیم خرابی ستون ها، پایه و تیرکوبی یا پایه های تیر، در جایی که نیاز است همه یا بخشی از مقطع زیر آب باشد، کاربرد دارد. این روش برای حفاظت از بتن، فولاد و مقاطع چوبی در برابر خرابی های بیشتر و برایمقاوم سازی کردن آنها اعمال می شود. پوشش های دائمی در محیط های دریایی و برای اضافه شدن محافظت در برابر فرسایش، سایش و آلودگی های شیمیایی دارای مزیت و مورد نظر هستند. بست ها در تهیه سر ستون های جدید روی ستون های موجود برای حمایت از دال کف ها موثر هستند. بست ها ظرفیت برشی دال ها را افزایش و طول موثر ستون را کاهش می دهد. بست ها ممکن است کمک مفیدی برای زیبایی و معماری بهتر باشد.

 محدودیت ها

در ژاکت ها و بست ها ضروری است که کل بتن خراب شده برداشته، ترک ها ترمیم و مسلح کننده های موجود تمیز و سطوح آماده سازی شود. در این آماده سازی مواد جایدهی شده جدید باید به سازه موجود بچسبد. به علت اینکه آماده سازی ژاکت ها اغلب در زیر آب صورت می گیرد، بنابراین گران و مشکل است. با این همه، در موارد خاص ژاکت ها و بست ها به طور گسترده و با هزینه مناسب، به عنوان راهکاری برای حمایت سازه ای عضو خراب شده به کار می روند. در شرایط زیر آب صفحات پلاستیکی اعمال می شود تا به حداقل کردن سایش کمک کند.

ژاکت ها و بست ها فضاهایی را که برای استفاده های دیگر قبل از ترمیم موجود بوده است، اشغال می کنند.

جزئیات اجرا (نصب)

روش های قالب بندی و تصمیم گیری برای استفاده از قالب های موقتی یا دائمی از جرئیات مهم در ژاکت کردن است. قالب های چوبی یا مقوایی می تواند به عنوان قالب های موقتی یا حتی دائمی استفاده شود. سوار کردن قالب های فلزی جمع شده، آسان است و قاب های موقت یا دائم قابل قبولی هستند. قالب های دائمی پشم شیشه (فایبر گلاس)، پلاستیکی و الیافی (پارچه ای) تا حد زیادی پذیرفته شده اند و مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از آنها حتی بعد از کامل شدن ترمیم، مقاومت در برابر حمله شیمیایی نشان می دهند.

اعضای تکمیلی (مکمل)

 تشریح

اعضای مکمل ستون ها، تیرها، شمع (گیره)‌یا دیوارهای پرشده جدیدی هستند که برای حمایت اعضای سازه ای آسیب دیده اجرا شده اند. این مورد در  تشریح شده است. اعضای مکمل معمولاً در زیر نواحی گسیخته شده یا تغییر شکل یافته برای پایداری قاب سازه ای قرار می گیرند.

مزایا  و موارد استفاده

این روش ترمیم در حالتی که هیچکدام از روش های تخصصی مقاوم سازی مناسب نباشد مورد استفاده قرار می گیرد و اگر پیکر بندی سازه ای از دیگر روش های تخصصی جلوگیری می کند به کار می رود. اعضای مکمل سریع نصب می شوند و بنابراین راه حل های ترمیم اضطراری موقت مناسبی محسوب می شوند. معمولاً اعضای جدید برای حمایت جدی از ترک خوردگی و منحرف شدن مارپیچ اعضا نصب می شوند. معمولاً استفاده از اعضای مکمل مقرون به صرفه است.

محدودیت ها

ایجاد ستون یا تیرهای جدید فضای داخل ستون ترمیم شده را محدود می کند. ستون های جدید عبور را مسدود می کند. تیرهای جدید ارتفاع اتاق را کاهش می دهد. از نظر زیبایی، تیر یا ستون های جدید بازدارنده اند. پشت بندهای ضربدری، دیوارهای پر شده یا دیگر مواردی که مقاومت در برابر بارهای بیرونی را مهیا می کنند، اگر سازه اصلی نتواند مقاومت مورد نظر را مهیا کند، ضروری است. علاوه بر این پشت بندها فضاهای بهره برداری داخلی بیشتری محصور می کنند. بارها و تنش ها در سازه موجود ممکن است تحمل نشوند، مگر اینکه روند ویژه ای مد نظر باشد.

اعضای مکمل ممکن است باعث تقسیم بارها و نیروهایی بالاتر از تنش طراحی شده در عضو مجاور، فونداسیون یا هر دو آنها شوند.

 جزئیات اجرا

اعضای مکمل جدید ممکن است، چوب، فولاد، بتن یا مصالح بنایی باشد. اعضای جدید در محل باید محکم، جوش یا انکر شوند که بتوانند بارها را به عضوهای جدید انتقال دهند. لازم است که از بلند شدگی اعضای سازه ای موجود، به دلیل توزیع بار و تنش های بالاتر از میزان طراحی تیرها یا اعضاء حمایت کننده مجاور، جلوگیری شود.

 (الف) حمایت کننده های جدید به کمک تیرهای با ظرفیت خمشی ضعیف آمده است. عضو جدید به فوندانسیون کافی نیاز دارد. یک دهانه با بخش های خمشی منفی و مثبت که ممکن است بخش های مثبت و منفی آن معکوس شود در نظر گرفته می شود. اگر ترک خوردگی اتفاق بیفتد در ناحیه لنگر منفی جدید، موارد قابل قبول باید کنترل شود.

(ب) تشریح می کند که چگونه ستون اضافه شده مقاومت برشی را اصلاح می کند و دهانه موثر تیر موجود کاهش می یابد. معمولاً چنین ستون های اضافه شده ای در مجاورت ستون موجود نسبت به بست ها اقتصادی تر است. ستون ها ممکن است در جای غیرمعمولی برروی فوندانسیون موجودی که در  تحلیل شده است به منظور افزایش اندازه یا مقاومت مورد نیاز انتخاب شوند.

در اجرا و جایدهی ستون، ممکن است به جک های دائمی و گوه ها نیاز باشد. مشاور باید موثر بودن جک زدن در توزیع بارهای مرده را مورد توجه قرار دهد.

مثالی از مقاوم سازی بتن و تحلیل

دال پل بتنی مسلح نشان داده شده  با ترک های کششی قطری در بسیاری از دال های اصلی (عرشه) است. محاسبات و برنامه های ابتدایی نشان می دهد که قابلیت باربرداری پل می تواند به طور چشمگیری با اضافه شدن میلگردهای برشی در سوراخ های دریل شده قطری و مورب بهبود یابد. این فرایند نه تنها برای ترک های موجود نیاز است بلکه برای اضافه شدن مقاومت کششی مورب عضو نیز مفید است.

این روند بیشترین تاثیر و استفاده را داشت :

1- ترک های مورب روی سطح عرشه ها با ژل سیلیکون عایق شود.

2- حفره های با قطر mm25 تقریباً با طولی برابر با mm350 با زاویه 45 درجه در امتداد یک خط مرکزی در هر عرشه با کار دریل مکش دار از بالا.

3- اپوکسی با فشار به داخل حفره برای پر کردن ترک های مورب و حفره ها، تزریق می شود.

4- میله با قطر mm19 به داخل حفره گذاشته می شود. این میله باید تقریباً mm75 کوچکتر از کل عمق سوراخ باشد. بالای میله نباید به قسمت بیرونی سوراخ برده شود.

در این روش مسلح کردن، پیوند بین میلگردهای فولادی و بتن با چسبندگی اپوکسی در میله و اطراف بتن بعد از اولینترمیم بتن با استفاده از تزریق اپوکسی مهیا می شود.

در جایی که 800 تیر بتنی در سقف دارای ظرفیت برشی غیر کافی بودند، روش های ترمیم مشابهی نیز در پروژه های دیگر استفاده شده است. سازه زیر زمین بود و با خاکریزی پوشش داده شده بود و دارای عضو ضد آب الاستومری وبتن محافظت دال در روی ناحیه دال سقف بود. دریل کردن از بالا راحت در این سازه میسر نبود، بنابراین :

1- ترک ها به وسیله اپوکسی چسبنده تزریق می شود.

2- حفره ها از پایین تیر رو به بالا در زاویه 45 درجه دریل می شود.

3- بعد از تمیز کردن، رزین دو جزئی با گیرش سریع محفظه ای از پیش اندازه گیری شده، در داخل سوراخ قرار می گیرد.

4- میلگردهای مسلح کننده به گونه خاصی طراحی می شوند که به وسیله دریل وارد شده به حفره بچرخد. چرخیدن میله باعث شکستن بخشی از محفظه تزریق و مخلوط شدن رزین دو جزئی می شود. طراحتی اتصال ویژه ای انجام می شود تا از بیرون ریختن رزین جلوگیری کند و میله را در محل خود تا سخت شدن رزین، در چند دقیقه نگه دارد.

5- محفظه تزریق برداشته می شود و باقیمانده حفره باریک ، وصله می شود.

 مسلح کننده بیرونی بتن

تشریح

مسلح کننده های بیرونی ممکن است شامل بست فلزی، صفحه های فلزی، بتن های مسلح پنهان شده و مواد مرکب از قبیل CFRP, GFRP یا مواد معادلی که از بیرون اعضای بتنی موجود جایدهی می شود، باشد. مسلح کننده های جدید ممکن است با بتن، شاتکریت، ملات و گچ، مواد ضد آب، ضد آتش یا دیگر محصولات یا با پوشش دادن، از خوردگی محافظت شود. مسلح کننده ممکن است میله های تغییر شکل داده شده، الیاف سمی جوش داده شده، صفحه فولادی، مقاطع فولادی غلتک خورده، فولاد بسته شده، مواد مرکب یا بست هایی که به طور ویژه ساخته شده است، باشند. برای اعضای آسیب دیده به وسیله بار اضافه، تحت سایش، فرسایش، یا حمله شیمیایی، بدتر شدن یا ترک خوردگی، بتنبرداشته می شود و مسلح کننده های جدید اطراف و کنار بتن باقیمانده، نصب می شوند. مسلح کننده ها جدید به طور معمول با جایدهی بتن و یا شاتکریت پوشش داده می شوند. در جایی که بتن موجود شرایط خوبی دارد، مسلح کننده جدید ممکن است به طور مستقیم به سطح بتن موجود بعد از آماده سازی اولیه سطح که در فصل سوم تشریح داده شده است، متصل شود. اپوکسی و دیگر مواد چسباننده شیمیایی و بتن سیمان پرتلندی برای اتصال مسلح کننده های جدید به لایه زیرین استفاده و یا به طور مکانیکی به بتن موجود بسته می شوند.

 استفاده های معمول و مزایا

جایدهی مسلح کننده های بیرونی ممکن است بی زحمت ترین روش ترمیم و مقاوم سازی در جایی که ممانعت و دسترسی محدود تجهیزات مورد نیاز برای جایدهی مسلح کننده های داخلی وجود دارد، باشد. اگر ترمیم و جایدهی سطح با ملات اپوکسی، گچ کاری یا شاتکریت مورد نیاز باشد برای بهینه سازی بتن و جایدهی مسلح کننده بیرونی به منظور مقاوم سازی به مهارت مشابهی نیاز است.

خمش بیرونی، برش و پیچش مسلح کننده ها در تیرها و عرشه ها ممکن است به وسیله پیوند میلگردهای تغییر شکل یافته یا صفحه های سطح عرشه بتنی با شاتکریت، بتن پیش ساخته، یا اپوکسی و بتن پلیمری ایجاد شود. مهارها برای اجرای ترمیم مطمئن با عمل ترکیب نیاز است. صفحه های فلزی عرشه ها و تیرهای موجود با بولت ها متصل می شود. این مورد در شکل 8-5 نشان داده شده است. برای بهره گیری از چسباندن سازه ای، آماده سازی کافی سطح فولاد وبتن و انتخاب چسبانده ای مناسب برای پیوند بتن و فولاد نیاز است. ماسه پاشی صفحه فولادی و سطح بتنی بهترین روش آماده سازی است، اما سطحی تمیز و ابزار مکانیکی با فشار بالای آب برای بسیاری از حالت ها نیاز است.

اتصال و چسبندگی بین عرشه ها و ستون ها با تسمه فلزی نشان داده شده در شکل 8-5 در افزایش مقاومت برشیتاثیر می گذارد. تسمه های فلزی بسته بندی شده با عرض mm13 تا 50 که به عضو چسبیده نمی شود، اما چسبندگی موثری با انکرهای هر تسمه ایجاد می کند. همچنین گیره فولادی بولت شده در دور عضو بتنی مسلح نیز می تواند تاثیر گذار باشد.