مقاوم‌سازی تیر بتنی از اهمیت بالایی در فرایند مقاوم‌سازی ساختمان برخوردار است. دلیل آن نیز می تواند نقش مهم تیرها در طراحی سازه و حفظ استحکام و ایمنی آن باشد. بر همین اساس در تقویت تیرهای بتنی لازم است به جزئیات زیادی توجه شود تا فرایند مقاوم‌سازی با کیفیت بالا و بدون خطا صورت گیرد. این کار نیاز به اجرا توسط افراد ماهر دارد تا تیرهای تقویت شده از کیفیت و کارایی لازم برخوردار باشند. در رابطه با نقش مهم تیرها در طراحی سازه می توان گفت که این اجزا بخش های افقی سازه را تشکیل می دهند. این اجزا بارهای ناشی از سقف و کف سازه را به ستون ها منتقل می کنند. تیرهای ساختمان باید به گونه ای طراحی شوند که بتوانند بارهای گرانشی و بارهای جانبی وارده را تحمل کنند.
تیرهای بتنی نیز از اجزای مهم سازه های بتنی به شمار می روند که در ساخت آنها از بتن استفاده می شود. این تیرها ممکن است بنا به دلایلی دچار آسیب شوند که می توان از روش های مختلف مقاوم‌سازی جهت ترمیم و تقویت آنها استفاده کرد. با توجه به نقش مهم تیرها در سازه و اهمیت فرایند مقاوم‌سازی تیر بتنی، در این مطلب قصد داریم به بررسی دلایل نیاز تیرهای بتنی به مقاوم‌سازی و معرفی روش های مقاوم‌سازی این تیرها، معرفی روش FRP به همراه مزایای آن، قیمت و هزینه های مقاوم‌سازی تیر در این روش و تفاوت آن با روش ژاکت بتنی و ژاکت فولادی بپردازیم.
معرفی FRP
ایده مقاوم‌سازی با FRP روش‌های بازیابی تیرهای بتن مسلح را کاملاً متحول کرده است. پلاستیک تقویت شده با الیاف(FRP) مقدار استحکام فیزیکی بسیار بالایی دارند. این ساختارهای کامپوزیتی سبک وزن هستند و روش ساخت و اجرای آنها بسیار ساده است. در عین حال کاملاً در مقابل هر نوع اثر خوردگی و یا تاثیر منفی مواد شیمیایی مقاومت می‌کنند. این مزایا از جمله دلایل اصلی است که باعث شده تا استفاده از روش مقاوم‌سازی ساختمان با الیاف FRP در این سال‌های اخیر به شکل گسترده مورد توجه قرار بگیرد. در حال حاضر استفاده از کامپوزیت های الیاف پلیمری FRP برای تعمیر و تقویت تیرهای بتنی مسلح شده با آرماتور متداول است.
FRP الیاف پلیمری تقویت شده، نوعی ماده کامپوزیت متشکل از دو بخش فیبر یا الیاف تقویتی است که به وسیله یک ماتریس چسب و رزین اپوکسی (ماده چسبنده) از جنس پلیمر احاطه شده‌اند. کامپوزیت‌های FRP از یکسری فیبر یا الیاف تشکیل شده‌اند که درون رزین به عنوان ماتریس یا زمینه جای گرفته‌اند. الیاف بلند و ممتد درون رزین، عوامل ایجاد مقاومت هستند و رزین آنها را در جای خود نگه داشته و بار را از سازه به الیاف منتقل می‌کند و در طول آنها به طور یکنواخت توزیع می‌کند. همچنین رزین باعث حفاظت از الیاف می‌شود. بنابراین الیاف و رزین اجزای اصلی کامپوزیت‌های FRP هستند. البته در کنار این مواد، مواد دیگری نیز در نقش فیلر و سخت‌کننده و مواد مضاعف جهت بهبود خواص ماده حاصل، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
دلایل نیاز به مقاوم‌سازی تیر بتنی
دلایل مختلفی وجود دارد که باعث می شود یک تیر بتنی نیاز به ترمیم، تقویت و مقاوم‌سازی داشته باشد. رایج ترین آنها افزایش بار وارده بر تیر به علت تغییر کاربری ساختمان، کرموشدگی بتن، زنگ زدگی و خوردگی میلگردهای تیر، ترک خوردگی تیر، خطا در طراحی تیر و خطا در اجرای آن است. در ادامه به معرفی و بررسی بیشتر این دلایل خواهیم پرداخت.
افزایش بار وارده بر تیر به علت تغییر کاربری ساختمان
سازه های مختلف ممکن است بعد از گذشت مدت زمانی تغییر کاربری داده شوند. به عنوان مثال ممکن است یک سازه که قبلاً کاربری مسکونی داشته، بنا به نیاز کاربر به صورت تجاری یا اداری مورد استفاده قرار گیرد. در چنین حالتی لازم است با توجه به شرایط به وجود آمده تغییراتی در طراحی سازه صورت گیرد. این تغییرات می تواند با افزایش بارهای وارده بر بخش های مختلف سازه از جمله تیرهای بتنی همراه باشد.
بر همین اساس تیرهای سازه نیازمند مقاوم‌سازی بوده که برای این کار می توان از روش های مختلف مقاوم‌سازی و تقویت تیرهای بتنی بهره گرفت. با این کار استحکام و ایمنی تیرها و کل سازه در برابر بارهای وارده افزایش می یابد.
مقاوم‌سازی تیر بتنی به دلیل کرموشدگی بتن
کرموشدگی یک حالت نامطلوب در سازه های بتنی بوده که در ساختار برخی تیرهای بتنی نیز دیده می شود. این حالت زمانی رخ می دهد که اجزای بتن به صورت یکدست با هم مخلوط نشده باشند و یک گسستگی در بین سیمان و سنگدانه ها بعد از ساخت بتن ایجاد شود. از دلایل کرموشدگی بتن و گسستگی اجزای آن می توان به استفاده از سنگدانه های نامناسب در ساخت بتن و یا کم بودن شیره آن اشاره کرد.
این حالت که در بخش بیرونی بتن و در مجاورت با قالب ها قابل مشاهده است، دلیلی بر پایین بودن کیفیت و کارایی بتن در اجرای تیر است. این مورد می تواند تاثیر نامطلوبی بر مقاومت و ایمنی تیرها و کل سازه داشته باشد. بر همین اساس تیرهای بتنی کرمو شده نیاز به ترمیم و مقاوم‌سازی دارند که از روش های مختلف مقاوم‌سازی می توان برای این کار استفاده کرد.
زنگ زدگی و خوردگی میلگردهای تیر
میلگردهای فولادی از مصالح مهم در ساخت بخش های بتنی سازه از جمله تیرهای بتنی بوده که تاثیر زیادی بر عملکرد و کارایی این تیرها دارند. این میلگردها در مقابل زنگ زدگی آسیب پذیر هستند و این مسئله می تواند از استحکام و دوام آنها بکاهد. کاهش استحکام و دوام این میلگردها منجر به شکست آنها و در نهایت تخریب بتن می شود. از آن جایی که میلگردهای محصور در بتن دچار زنگ زدگی نمی شوند، این مسئله زمانی اتفاق می افتد که در طراحی تیرها از میلگردهای زنگ زده یا نامرغوب استفاده شود.
همچنین ممکن است به دلیل اجرای نامناسب میلگرد در تیر، بخش هایی از آن بیرون از تیر قرار گیرد و شرایط برای زنگ زدگی و خوردگی آن فراهم شود. تیرهایی که میلگردهای مورد استفاده در ساختار آنها دچار زنگ زدگی و خوردگی شده اند از کیفیت و کارایی لازم برخوردار نیست. به همین دلیل لازم است با استفاده از روش های مقاوم‌سازی تقویت شوند.
مقاوم‌سازی تیر بتنی به دلیل ترک خوردگی تیر
تیرهای بتنی مورد استفاده در طراحی سازه ممکن است بنا به دلایلی دچار ترک خوردگی شوند. این ترک خوردگی ها ممکن است ناشی از خطاهای اجرایی باشد و یا به خاطر بهره برداری نادرست از تیرها رخ دهند. این مسئله در هر دو حالت می تواند تاثیر نامطلوبی بر عملکرد و کارایی تیرها داشته باشد و مقاومت آنها را کاهش دهد. با تضعیف عملکرد تیرها، مقاومت و ایمنی کل سازه به خطر می افتد و ممکن است خسارت های جبران ناپذیری به بار بنشیند. بر همین اساس لازم است این تیرها با استفاده از روش های مختلف مقاوم‌سازی تقویت و ترمیم شوند.
خطا در طراحی تیر بتنی
قبل از اجرای تیرها در اسکلت بتنی سازه لازم است بررسی هایی در زمینه شرایط کلی سازه و میزان بارها و نیروهای وارده بر تیرها صورت گیرد. در آخر بر اساس نتایج و جزئیات به دست آمده تیرهای بتنی طراحی شوند. اگر در بررسی های انجام شده به جزئیات توجهی نشود یا در محاسبات طراحی تیرها خطایی رخ دهد، تیر بتنی طراحی شده ممکن است از مقاومت کافی برخوردار نباشد و به مقاوم‌سازی نیاز داشته باشد. بر همین اساس جهت حفظ مقاومت و ایمنی ساختمان لازم است از روش های مقاوم‌سازی تیر بتنی استفاده شود.
خطا در اجرای تیر بتنی
پس از اتمام طراحی تیرهای بتنی نوبت به اجرای آنها می رسد که این کار توسط عوامل اجرایی صورت می گیرد. تیرهای بتنی باید بر اساس نقشه های طراحی و طبق ضوابط و دستورالعمل ها اجرا شوند. در این صورت سازه مورد نظر از استحکام و ایمنی کافی برخوردار است. با ین حال ممکن است به خاطر خطای انسانی عملیات اجرایی این تیرها به درستی انجام نشود که این مسئله می تواند ایمنی کل سازه را به خطر اندازد. بر همین اساس لازم است تیرهای بتنی با استفاده از روش های مختلف مقاوم‌سازی تقویت شوند.
مهم ترین روش های مقاوم‌سازی تیر بتنی
در فرایند مقاوم‌سازی تیرهای بتنی از روش های مختلفی استفاده می شود که هر کدام از این روش ها می تواند تاثیر زیادی بر استحکام و مقاومت این اجزا داشته باشد. از روش های کاربردی و متداول مقاوم‌سازی تیرهای بتنی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مقاوم‌سازی تیر بتنی به روش ژاکت فولادی
- مقاوم‌سازی تیر بتنی به روش ژاکت بتنی
- مقاوم‌سازی تیر بتنی به روش کامپوزیت FRP
- ترمیم موضعی بتن با ملات ترمیم بتن
در هر کدام از این روش ها از متریال و مصالح مختلفی جهت مقاوم‌سازی استفاده می شود. با توجه به شرایط کاری، نیاز مقاوم‌سازی و غیره می توان از آنها استفاده کرد.
مقاوم‌سازی تیر بتنی به روش کامپوزیت FRP
در فرایند مقاوم‌سازی تیر بتنی از روش های مختلفی استفاده می شود که روش کامپوزیت اف آر پی از کاربردی ترین آنهاست. در این روش از اف آر پی یا همان پلیمرهای تقویت شده با فیبر در مقاوم‌سازی و ترمیم سازه های بتنی به ویژه تیرهای بتنی استفاده می شود. کامپوزیت FRP شامل دو بخش فیبر (الیاف) و ماتریس (رزین) بوده که بخش فیبر یا الیاف آن نقش بسیار مهمی در افزایش مقاومت مکانیکی این کامپوزیت ها دارد.
از بخش ماتریس نیز به منظور حفاظت از الیاف در برابر خوردگی و عوامل محیطی استفاده می شود. روش FRP با توجه به نوع و درصد الیاف بکار رفته در طراحی آن، نحوه قرارگیری الیاف و ضریب انتقال حرارت در آنها به روش های مختلفی قابل اجرا خواهد بود.
مقاوم‌سازی خمشی تیر بتنی با الیاف FRP
در فرایند مقاوم‌سازی تیر بتنی تقویت خمش این تیرها از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است که برای این کار می توان از روش تسلیح دیوار با شبکه الیاف (FRP) استفاده کرد. این روش کاربرد زیادی در تقویت مقاومت خمشی تیرها بخصوص در دهانه های بلند دارد. طراحی اولیه نامناسب تیرهای بتنی از جمله دلایلی است که می تواند با کاهش مقاومت خمشی آنها همراه باشد.
برای مثال ممکن است آرماتورهای مورد استفاده در طراحی تیرهای بتنی کمتر از مقدار مورد نیاز باشند که این مسئله باعث ایجاد ترک های خمشی در تیرها می شود. این ترک ها در راستای خمش و عمود بر راستای آرماتورهای طولی ایجاد می شوند و استفاده از الیاف FRP می تواند یک راهکار مناسب جهت بهبود آنها باشد.
مقاوم‌سازی برشی تیر بتنی با الیاف FRP
خاموت‌های استفاده شده در طراحی تیرهای بتنی، که به صورت عمود بر راستای تیر مورد استفاده قرار می‌گیرند، نقش مهمی در تأمین مقاومت برشی این اجزا ایفا می‌کنند. به عبارت دیگر از این خاموت ها به منظور جبران مقاومت برشی پایین بتن در تیرهای سازه استفاده می شود. از طرفی عدم وجود مقاومت برشی کافی در تیرهای بتنی با ایجاد ترک های برشی در این اجزا همراه خواهد بود. که می تواند مقاومت تیرها و در پی آن مقاومت کل سازه را تحت تاثیر قرار دهد.
پس لازم است تیرهای بتنی با استفاده از روش های مقاوم‌سازی تقویت شوند که استفاده از الیاف FRP می توان یک روش مناسب جهت تقویت هر چه بهتر مقاومت برشی این اجزا باشد. در این روش نوارهای اف آر پی به صورت U شکل مورد استفاده قرار می گیرند که در برخی شرایط ممکن است کل فضای جانبی تیر را در بر گیرند.
مزایا مقاوم‌سازی تیر بتنی با FRP (اف آر پی)
مقاوم‌سازی تیر بتنی با استفاده از روش اف آر پی، باعث افزایش مقاومت تیرها در برابر خوردگی می‌شود. این روش همچنین منجر به افزایش طول عمر و دوام بتن مورد استفاده در ساخت تیرها، افزایش مقاومت خمشی، کنترل عرض ترک، ترمیم و بهبود خوردگی، تغییر جزئی ابعاد به دلیل استفاده از ورقه‌های اجرایی با ضخامت پایین، افزایش شکل‌پذیری، افزایش مقاومت برشی، فرایند اجرایی آسان و هزینه‌های اجرایی پایین نسبت به روش‌های دیگر از مقاوم‌سازی است.
کدام روش مناسب مقاوم‌سازی تیر بتنی است؟
.همان طور که اشاره کردیم از روش های مختلفی در فرایند مقاوم‌سازی تیرهای بتنی استفاده می شود هر کدام از آنها می تواند به استحکام و ایمنی این تیرها کمک زیادی کند. در انتخاب روش مناسب مقاوم‌سازی تیر بتنی لازم است به یک سری فاکتورها توجه شود. از جمله آنها می توان به شرایط پروژه، نیاز مقاوم‌سازی، هزینه طرح مقاوم‌سازی، سرعت اجرای کار، هزینه های اجرایی و غیره اشاره کرد.
طبق بررسی های انجام شده روش FRP به دلیل مزایای بسیاری که دارد از کاربرد گسترده ای در فرایند مقاوم‌سازی تیر بتنی برخوردار است. انتخاب روش مناسب برای مقاوم‌سازی تیر بتنی، باید توسط کارشناس مقاوم‌سازی و بر اساس بررسی‌های انجام شده انجام گیرد. البته توصیه ما به شما این است که قبل از هر اقدامی در این زمینه با کارشناسان مقاوم‌سازی شرکت سازین تماس حاصل کنید.
قیمت مقاوم‌سازی تیر بتنی با FRP به چه فاکتورهایی وابسته است؟
قیمت و هزینه مقاوم‌سازی تیر بتنی با روش FRP به عوامل و فاکتورهای مختلفی بستگی دارد. از جمله در این روش، نحوه استفاده از الیاف، شکل و ابعاد آنها، نیاز به مقاوم‌سازی، و نوع اسکلت سازه از جمله عواملی هستند که می‌توان به آنها اشاره کرد. همچنین، میزان آسیب‌های وارده بر ساختمان نیز اهمیت دارد. قیمت تست های تخصصی مقاوم‌سازی تیر بتنی، قیمت طراحی و محاسبات مقاوم‌سازی این تیرها، قیمت مصالح و هزینه های اجرای طرح مقاوم‌سازی از دیگر فاکتورهای تأثیرگذار بر قیمت روش FRP بوده که در ادامه به بررسی بیشتر آنها خواهیم پرداخت.
هزینه تست های تخصصی مقاوم‌سازی تیر بتنی با FRP
مخارج تست های تخصصی مقاوم‌سازی تیر بتنی با FRP بخشی از هزینه های اجرای فرایند مقاوم‌سازی در تیرهای بتنی را شامل می شود. اجرای تست ها نیازمند استفاده از ابزارآلات خاصی است. با کمک این تست ها می توان به میزان تأثیرگذاری فرایند مقاوم‌سازی در تیرهای بتنی پی برد. بنابراین پس از فرایند مقاوم‌سازی لازم است تست هایی بر روی بخش های مختلف تیرها صورت گیرد تا نتیجه نهایی مورد تأیید کارشناسان مقاوم‌سازی قرار گیرد.
همچنین اجرای این مرحله می تواند خیال طراحان را مؤثر بودن فرایند مقاوم‌سازی راحت کند. با این وجود یک سری عوامل و فاکتورها وجود دارد که می تواند بر هزینه تست های تخصصی مقاوم‌سازی در تیر بتنی تأثیرگذار باشد. از جمله آنها می توان به نوع تست ها، شرایط پروژه، وسعت آن و نوع ابزارآلات مورد استفاده در این کار اشاره کرد.
قیمت طراحی و محاسبات مقاوم‌سازی تیر بتنی با FRP
طراحی مقاوم‌سازی تیر بتنی معمولاً بر اساس نیاز مقاوم‌سازی و شرایط پروژه انجام می شود. بنابراین با توجه به شرایط پروژه، میزان بار وارده به تیرهای بتنی و شدت آسیب های وارده بر آنها، نوع فرایند مقاوم‌سازی انتخاب می‌شود. بر اساس این انتخاب طراحی هایی صورت گیرد که این کار توسط طراحان مقاوم‌سازی انجام می شود.
یکی از روش های مقاوم‌سازی در تیرهای بتنی استفاده از کامپوزیت FRP بوده که فرایند مقاوم‌سازی آن نیازمند طراحی ویژه ای است. از جمله عوامل تأثیرگذار بر قیمت طراحی مقاوم‌سازی تیر بتنی به روش FRP می توان به وسعت پروژه، نیاز مقاوم‌سازی، سطح تجربه طراح و شرایط کاری اشاره کرد. چنان چه فرایند مقاوم‌سازی به روش FRP از پیچیدگی بالایی برخوردار باشد هزینه طراحی و محاسبات آن نیز بالا خواهد بود.
قیمت مصالح و اجرای طرح مقاوم‌سازی تیر بتنی با FRP
پس از اتمام طراحی فرایند مقاوم‌سازی به روش FRP نوبت به اجرای آن می رسد که این کار توسط عوامل اجرایی صورت می گیرد. همچنین بر اساس طرح مقاوم‌سازی و جزئیات آن باید مصالح و متریال مورد استفاده در این روش تهیه شود که خود شامل یک سری هزینه ها می شود. قیمت مصالح مورد استفاده در این روش بستگی به نوع فرایند مقاوم‌سازی، حجم متریال مورد نیاز، کیفیت ساخت مصالح، نوع مواد اولیه بکار رفته در طراحی آنها، قیمت روز مصالح و برند سازنده آنها دارد. همچنین، بخشی از هزینه‌های اجرای مقاوم‌سازی در این روش به دستمزد تیم اجرایی اختصاص داده می‌شود. مقدار این دستمزد، با توجه به وسعت پروژه، میزان پیچیدگی آن، شرایط کاری، و تجربه و تخصص عوامل اجرایی، ممکن است متفاوت باشد.
تفاوت مقاوم‌سازی تیر بتنی با FRP و ژاکت فولادی
در مقاوم‌سازی تیرهای بتنی بسته به شرایط و نیاز کاری می توان از کامپوزیت FRP و ژاکت بتنی استفاده کرد. این روش ها به دلیل نوع طراحی و ساختاری که دارند دارای تفاوت هایی هستند. تفاوت اول مربوط به فضای اشغال شده توسط آنها بوده که در روش FRP در مقایسه با ژاکت فولادی بسیار کمتر است. مورد دوم به فرایند اجرایی این روش ها مربوط می شود که در روش FRP در مقایسه با ژاکت فولادی آسان تر است.
سومین تفاوت مربوط به زمان اجرایی این روش ها بوده که در روش FRP در مقایسه با ژاکت فولادی پایین تر است. تفاوت بعدی در ارتباط با هزینه های اجرایی در این دو روش بوده که در روش FRP در مقایسه با ژاکت فولادی کمتر است. همچنین روش FRP به دلیل کیفیت و کارایی بالایی که دارد به صورت گسترده در اتصال تیرها به ستون مورد استفاده قرار می گیرد و در اجرای آن به آرماتوربندی نیازی نیست. امکان استفاده از روش FRP در محیط هایی با احتمال خوردگی در صورت استفاده از پوشش مخصوص وجود دارد. در حالی که این امکان برای ژاکت فولادی وجود ندارد.
تفاوت مقاوم‌سازی تیر بتنی با FRP و ژاکت بتنی
استفاده از کامپوزیت FRP و ژاکت بتنی در فرایند مقاوم‌سازی تیرهای بتنی با یک سری تفاوت ها همراه بوده که در این بخش آنها را مورد بررسی قرار می دهیم. تفاوت اول در ارتباط با هزینه های اجرایی پروژه بوده که در روش FRP در مقایسه با ژاکت بتنی پایین تر است. مورد دوم به فضای اشغال شده توسط آنها مربوط می شود که در روش FRP در مقایسه با ژاکت بتنی بسیار ناچیز است.
سومین تفاوت مربوط به میزان بار مرده ساختمان است. این مقدار در روش FRP در مقایسه با ژاکت بتنی بسیار کمتر است. از دیگر تفاوت های این دو روش می توان به فرایند اجرایی آنها اشاره کرد. این روش FRP در مقایسه با ژاکت بتنی آسان تر است. همچنین سرعت اجرایی در روش FRP در مقایسه با ژاکت بتنی بالاتر بوده و این روش به دلیل هزینه های اجرایی پایینی که دارد. در مقایسه با روش ژاکت بتنی این روش مقرون به صرفه به شمار می رود.
کلام پایانی
مقاوم‌سازی تیر بتنی همانند مقاوم‌سازی سایر بخش های سازه از اهمیت بالایی برخوردار است. برای این کار از روش های مختلفی استفاده می شود. همچنین تقویت تیرهای بتنی تاثیر زیادی بر کیفیت و کارایی آنها دارد. این تاثیر می تواند به افزایش مقاومت و ایمنی سازه های بتنی کمک زیادی کند.
ممکن است تیرهای بتنی مورد استفاده در ساختمان بنا به دلایلی چون تغییر کاربری سازه، کرموشدگی بتن، زنگ زدگی میلگردها، خطا در طراحی و خطا در اجرای تیر دچار آسیب شوند. همچنین در طی این اسیب نیاز به مقاوم‌سازی داشته باشند. برای این کار می توان از روش های کامپوزیت FRP، ژاکت بتنی، ژاکت فولادی و غیره جهت مقاوم‌سازی و تقویت تیرها استفاده کرد.
البته قبل از انتخاب هر کدام از این روش ها لازم است با کارشناسان مجرب در این زمینه مشورت شود. در آخر جهت کسب مشاوره های بیشتر در این زمینه می توانید با کارشناسان مقاوم‌سازی شرکت سازین تماس بگیرید.
