تهران، خیابان وزرا، کوچه 6، پلاک 14 02188655774 09381061139

مقاوم سازی تیر

سازین  »  مقاوم سازی ویلا  »  مقاوم سازی تیر

مقاوم سازی تیر

مقاوم‌سازی تیر بتنی-سازین

تیرها از المان‌های اصلی در سازه ها هستند، تیرها المان‌های افقی هستند که بارهای محوری، برشی و خمشی وارده را به ستون منتقل می‌کنند. تیر ها در ساختمان ویلایی می توانند فولادی یا بتنی باشد.برای مقاوم سازی تیر ساختمان ویلایی، روش های گوناگونی وجود دارد که هر کدام مزایای خود را دارد.در این مطلب به تمامی روش های مقاوم سازی تیر ساختمان ویلایی به تفضیل پرادخته شده است.

مقاوم سازی تیر بتنی

تیرهای بتنی از یک مقطع مستطیلی بتنی به همراه آرماتورهای فولادی ساخته شده‌اند، مقطع بتنی مقاومت فشاری را در راستای تنش‌های وارده تامین کرده و آرماتورها مقاومت در برابر کشش را تامین می‌کنند؛ تیرها به همراه ستون‌ها اسکلت کلی سازه را می‌سازند در نتیجه نقش مهمی در سازه بر عهده دارند.

برای طراحی تیر بتنی باید از روابط و ضوابط مبحث نهم مقررات ملی ساختمان تحت عنوان طراحی و اجرای ساختمان بتنی استفاده کرد. در این آیین نامه پیرامون نوع بتن مورد استفاده و همچنین الزامات مربوط به محاسبه و طراحی مقطع مورد نظر به همراه آرماتورها آورده شده. در صورتی که به هر دلیلی این الزامات رعایت نشود سازه تیر بتنی ممکن است با آسیب دیدگی مواجه شود. این آسیب دیدگی‌ها شامل نمایان شدن، خوردگی آرماتورها، زنگ زدگی آرماتورها، کرم خوردگی بتن، نمایان شدن سنگدانه‌های داخل بتن، ترک خوردگی سطح بتن و خزش بتن است.

در صورت آسیب دیدن تیر خسارات جبران ناپذیری به بار می‌آید. به منظور مقاوم سازی تیر بتنی آسیب دیده روش‌ها و راهکارهای گوناگونی وجود دارد، برای مثال می‌توان از ورق‌ها و الیاف FRP بهره برد، در روش دیگر که به نام ژاکت فولادی شناخته می‌شود از ورق‌ها و تسمه‌های فولادی استفاد می‌شود که در ادامه پیرامون این روش‌ها و روش های دیگر مقاوم سازی تیر بتنی پرداخته خواهد شد.

روش مقاوم سازی تیر بتنی با الیاف FRP

الیاف FRP معمولا خود به چند دسته طبقه بندی می‌شوند: الیاف کربنی، الیاف شیشه، الیاف آرامید و الیاف هیبرید که الیاف کربن از پرکاربردترین این الیاف هستند.

الیاف FRP از پرکاربردترین محصولات هستند و در حوزه‌های مختلف صنعت ساختمان سازی، صنعت خودرو سازی، صنعت هوافضا، صنعت پزشکیِ ورزشی و … کاربرد دارند، برای مثال در ورزش شمشیر بازی از لباس‌هایی از جنس الیاف آرامید استفاده می‌شود که هم مقاومت است و هم ظاهر زیبایی دارد یا به عنوان نمونه‌ای دیگر در صنعت ساخت‌وساز برای مقاوم سازی از الیاف کربن و یا شیشه استفاده می‌شود.

این الیاف در بازار به شکل‌ها و شیوه‌های مختلف به فروش می‌رسند مثلا به شکل لمینیت الیاف کربن، ورق الیاف کربن و نوار الیاف کربن؛

الیاف FRP به خاطر وزن سبک و راحتی اجرا و در عین حال اعمال مقاومت چشمگیر پس از اجرا، امروزه بسیار نزد سازندگان ساختمان محبوب شده‌اند و برای مقاوم سازی تیرها به وفور استفاده می‌شوند.

شرکت مقاوم سازی سازین یکی از پیشگامان فناوری استفاده از الیاف FRP است و با ارائه راهکارهای نوین در زمینه مقاوم سازی با الیاف FRP پیشرفت شگرفی داشته است.

برای اجرای الیاف FRP ابتدا مواضعی که به مقاوم سازی احتیاج دارند را شناسایی کرده و یک لایه پرایمر برای آماده سازی سطح اجرا می‌کنیم سپس الیاف را قرار می‌دهیم و روی آن را با چسب اپوکسی می‌چسبانیم و در نهایت هم می‌توانیم از یک لایه به عنوان محافظ روی سطح کار استفاده کنیم.

روش مقاوم سازی تیر بتنی به کمک ژاکت فولادی

در روش ژاکت فولادی تیر را به کمک تسمه و ورق محاط می‌کنیم به طوری که دور‌تادور تیر (سه بر تیر) با ژاکت فولادی پوشیده شود.

نحوه‌ی اتصال تسمه‌ها و ورق‌ها به تیر با استفاده از رول بولت‌ها، بولت‌ها، رزین‌ها و چسب‌های مخصوص می‌باشد.

مقاوم سازی با ژاکت فلزی بر حسب مورد می تواند نواری و یا موضعی باشد. این ورق‌ها باید با بولت به تیر‌ها و ستون ها وصل گردند تا بتوانند در تحمل لنگر‌های خمشی و نیرو‌های برشی ایجاد شده در اتصال مشارکت نمایند. انتخاب پیچ و بولت مناسب برای اتصال به تیرها نیز از جمله موارد مهم است، بدین منظور در مبحث هفتم مقررات ملی ساختمان تحت عنوان طراحی و اجرای سازه‌های فولادی هم در رابطه با ضوابط انتخاب تسمه‌ها و ورق‌ها صحبت شده و هم درباره ابعاد و مقاومت پیچ‌های مورد استفاده به منظور اتصال تیر بتنی و ورق نکاتی ذکر شده (به منظور مطالعه در این باره به مبحث هفتم مقررات ملی فصل سوم و بند 10-3-8-4 مراجعه کنید، همچنین در مورد اتصال با پیچ به فصل چهارم و بند 10-4-4-6 رجوع نمایید.

ورق‌های فلزی پیرامون، علاوه بر ایجاد محصور شدگی در تیرها خردشدگی بتن را به تاخیر انداخته و باعث افزایش مقاومت فشاری آن می گردند.

مقاوم سازی تیر بتنی با ژاکت بتنی

در بعضی موارد که تیر بتنی باید افزایش ابعاد داشته باشد یا تیر سختی و مقاومت کافی را ندارد می‌توانیم بنا بر صلاح دید طراح و ناظر از روش ژاکت بتنی استفاده کنیم، در این روش سه وجه تیر که دارای دسترسی است را شناژبندی کرده و قالب بندی می‌کنیم وسپس بتن را می‌ریزیم در صورتی که ژاکت بتنی ضخامت کمی داشته باشد می‌توانیم به روش شاتکریت یا بتن پاشی عمل کنیم در غیر اینصورت باید از قالب بندی و به خصوص قالب خود تراکم استفاده کنیم.

با توجه به این که ژاکت بتنی از جنس خود تیر است در نتیجه باید دقت شود مشخصات بتن جدید با بتن قدیم همخوانی داشته باشد و پس از گیرش، بتن دچار ترک خوردگی نشود، همچنین باید کنترل شود با افزایش ابعاد تیر آیا تغییری در سختی و مقاومت تیر رخ داده یا خیر. این کنترلها باید بوسیله نرم افزار صورت گیرد. با وجود تمام مسائل گفته شده روش ژاکت بتنی از پرکاربردترین روش های مقاوم سازی است.

ترمیم تیر بتنی به کمک تزریق رزین

در مواردی که آسیب دیدگی تیر مشهود است برای مثال تیر دچار ترک خوردگی شده است می‌بایست قبل از مقاوم سازی عملیات ترمیم تیر بتنی انجام شود. ترمیم تیر بتنی به روش های مختلفی انجام می‌پذیرد. یکی از این روش‌ها، روش تزریق رزین است:

در این روش با استفاده از ابزار مخصوصی به نام پکر فرآیند تزریق انجام می‌شود، این دستگاه مکانیکی رزین‌ را در طی زمان مشخص با سرعت مشخصی به داخل ترک‌ها پمپ می‌کند. رزین‌ها در عمق ترک نفوذ کرده و ترک‌ها را می‌پوشانند و بدین ترتیب ترمیم تیر بتنی صورت گرفته.

ترمیم تیر بتنی به کمک ملات ترمیمی

در روش ملات ترمیم بتن با استفاده از محصولات ترمیم بتن مانند ملات اپوکسی و ملات ترمیم سیمانی آسیب دیدگی بتن را رفع می‌کنیم. آسیب دیدگی‌هایی مانند ترک خوردگی، خوردگی آرماتورها و کرم خوردگی بتن و جدا افتادگی سنگدانه‌ها به روش ترمیم ملات اصلاح و ترمیم می‌شوند. پس از اینکه ترمیم صورت گرفت باید به سراغ مقاوم سازی برویم.

مقاوم سازی تیر فولادی

تیر فولادی، نوعی مصالح مصرفی رایج در صنعت ساخت و ساز محسوب شده و به طور گسترده‌ایی در سازه اسکلت‌ فلزی و حتی در برخی اجزای سازه اسکلت بتنی نیز به کار گرفته می‌شود. به طور کلی، اعضا یا المان‌های فولادی با اشکالی مختلف چون قوطی، I شکل، U شکل و L شکل، در بازار موجود هستند. تیرهای فولادی همچون دیگر اعضای فولادی، می‌توانند با استفاده از دو نوع اتصال جوشی ویا مکانیکی، به کار گرفته شوند. المان‌های فولادی ذکر شده، می‌توانند نقش ستون، تیر، تیرچه، بادبند یا مهاربند، وادار یا وال پست و… را بر عهده بگیرند. تیرهای فولادی رایج، از اعضا فولادی I شکل، هستند.  تیرهای فولادی در طول عمر مفیدشان، ممکن است آسیب‌هایی ناشی از شرایط محیطی، بار بیش از حد ظرفیت، زلزله، عدم طراحی مناسب و… را متحمل شود. این نوع از المان‌ها نیز همانند المان‌های بتنی، برای ادامه حیات خود، نیاز به مقاوم‌سازی دارند. روش‌ها و راهکارهای متعددی در مقاوم‌سازی المان‌های سازه فولادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. سازین، با علم وآگاهی تمام در رابطه با بازسازی، نوسازی و مقاوم‌‌سازی، بر اساس ضوابط آیین نامه‌ها و استانداردهای به روز دنیا، تمامی راهکارهای موجود مقاوم‌سازی انواع تیر فولادی را شناخته و می‌تواند خدماتی را در چنین زمینه‌ایی، ارائه دهد. در ادامه به بررسی انواع روش‌ها ترمیم و مقاوم‌سازی تیرهای فولادی، پرداخته‌ایم.

علل‌های اصلی آسیب‌دیدگی در تیرهای فولادی

همانطور که در فوق بیان شد، تیرهای فولادی همچون دیگر المان‌های موجود در انواع سازه‌های بتنی، فولادی، چوبی و… می‌تواند دچار آسیب‌دیدگی‌ شود. از علت‌ها رایج آسیب دیدگی تیر فولادی می‌توان به عبارات زیر اشاره نمود :

سطح مقطع کم تیر : این مورد از علل‌های آسیب دیدگی، ممکن است ناشی از طراحی نامناسب، کوتاهی در اجرا و… باشد.  بنابراین اگر مقاوم‌سازی نشود، ممکن است که تیر در حین بهره‌برداری، دچار آسیبی جبران ناپذیر شود.

عدم رعایط میزان لاغری مجاز : لاغری تیر، یکی از ضوابط مهم موجود در مباحث مقررات ملی از جمله مبحث طراحی سازه‌های فولادی یعنی مبحث دهم می‌باشد. در واقع لاغری، یعنی ابعاد یا سطح مقطع تیر نسبت به ارتفاع آن کوچک باشد. در چنین شرایطی، ممکن است، مقطع تحت اثر نیروهای فشاری، دچار کمانش شود.

عدم رعایت ضابطه فشردگی تیر : از منظر ضوابط مبحث دهم مقررات ملی ساختمان، مقاطع فولادی به سه دسته لاغر، فشرده و غیر فشرده تقسیم می‌شوند. نوع مقاطع فولادی را می‌توان با استفاده از جداول مندرج در آیین نامه، برآورد نمود. پهنا و ضخامت مقطع، به عنوان دو پارامتر مهم در سنجش این ضابطه نقش دارد.  در صورتی که این ضابطه رعایت نشود، سازه دچار کمانش موضعی می‌شود.

ضعف در اتصالات جوشی : رایج‌ترین نوع آسیب وارده در تیرهای فولادی، عدم اتصالات جوشی مناسب است. عمدتا این آسیب، از کوتاهی کاری کارگران و یا جوشکاران و مهندسین ناظر، نشات می‌گیرد. در چنین وضعیتی، اصلی‌ترین علل پایداری سازه رعایت نشده و ممکن است سازه با کمترین نیرو جانبی، پایداری را از دست داده و واژگون شود. بدین منظور، در صورت کشف این دسته از آسیب، ، باید سریعا برطرف شود.

زنگ زدگی و خورده شدگی ناشی از شرایط محیطی : تیرهای فولادی، با قرار گرفتن در معرض رطوبت و اکسیژن، شروع به زنگ زدگی یا خوردگی می‌شوند. خوردگی می‌تواند به تدریج منجر به زوال تیر بتنی شود. خوردگی و زنگ زدگی تیر فولادی، سبب کاهش سطح مقطع تیر فولادی شده و در پی آن نیز، تیر فولادی به شدت مقاومت خود را از دست می‌دهد. بنابراین ممکن است زود تر از طول عمر مفید، دچار از کار افتادگی شود. در چنین شرایطی، تیر فولادی باید با استفاده از راهکارهای موجود ترمیم و تقویت گردد.

ایجاد ناحیه متاثر از حرارت ناشی از جوشکاری : ناحیه متاثر از حرارت ناشی از جوشکاری، در واقع ناحیه‌ایی از فلز پایه یا همان مقطع فولادی است، که در حین جوشکاری، دمایش بالا رفته، اما ذوب نشده است. این ناحیه، ممکن است گرمای لازم جهت تغییر در ساختار و خواص، را دریافت کرده باشد. بنابراین، ممکن است فلز پایه یا مقطع فولادی مربطه، دیگر خواص و مشخصات مکانیکی قبل را نداشته باشد.

پدیده خستگی : خستگی در تیرهای فولادی، به علت بارگذاری‌های تدریجی و طولانی مدت، رخ می‌دهد. روند تخریب تیر به علت خستگی، به ترتیب ترک خوردگی، رشد ترک و در نهایت شکست نهایی تیر، می‌باشد.

آتش سوزی : یکی از عوامل رایج و موثر در آسیب‌دیدگی‌های اعضای فولادی، حرارت است. المان‌ها یا مقاطع فولادی، هنگامی که تحت تاثیر حرارت و دمای بیش از حد تحمل، تغییر شکل داده و مقاومت خود را از دست می‌دهند. بدین منظور، سازه‌هایی که در معرض چنین آسیبی قرار گرفته‌اند، باید مورد ارزیابی و مقاوم‌سازی، قرار بگیرد.

راهکارهای ترمیم و مقاوم‌سازی تیرهای فولادی

همانطور که در فوق بیان شد، تیرهای فولادی همچون دیگر اعضای سازه‌ایی فولادی، ممکن است، در طی طول عمر خود، تحت هر نوع عللی، دچار آسیب‌دیدگی شوند. بنابراین، جهت افزایش طول عمر مفید و بهره ‌وری از سازه، فرآیند مقاوم‌سازی، امری بدیهی است. فرآیند مقاوم‌سازی سازه، می‌تواند با انواع روش‌ها و راهکارهای موجود و مرتبط با نوع سازه و المان مد نظر، انجام گردد. انواع راهکارهای مقاوم‌سازی تیرهای فولادی، به شرح زیر طبقه‌بندی می‌شود :

  • تقویت تیر با استفاده از روکش فولادی
  • اضافه نمودن ورق‌های موازی با جان تیر
  • اضافه نمودن سخت‌کننده جان
  • استفاده از روکش بتنی
  • استفاده از پیش تنیدگی خارجی
  • استفاده از سیستم‌های FRP

در ادامه به بررسی هرکدام از این راهکارها، پرداخته شده است.

تقویت تیر با استفاده از روکش فولادی :
در صورتی که تیرهای فولادی، دچار کمبود ظرفیت محوری و همچنین مقاومت خمشی باشند، می‌توان با استفاده از صفحه‌هایی فولادی (پلیت فولادی)، ضخمات بال را افزایش و تیر را تقویت نمود. با استفاده از چنین روشی، علاوه بر افزایش ظرفیت خمشی تیر، از کمانش موضعی آن نیز، جلوگیری می‌شود.

تقویت تیر با استفاده از اضافه نمودن ورق موازی با جان :
با اضافه نمودن ورق‌های موازی با جان، به تیرهای فولادی با استفاده از اتصالات جوشی یا مکانیکی، می‌توان ظرفیت برشی تیر فولادی را افزایش داد.

تقویت تیر با استفاده از سخت کننده‌های جان :
در صورتی که افزایش ظرفیت برشی تیر فولادی موجود، مد نظر باشد، می‌توان از سخت کننده‌های فولادی استفاده نمود. سخت کننده‌های فولادی، ورق‌هایی فولادی هستند که به صورت تیغه‌های قائم در فواصل از قبل تعیین شده می‌باشند که با استفاده از اتصال جوشی به بالا های فشاری تیر و همچنین جان تیر فولادی، نصب می‌شوند.

تقویت تیر فولادی با استفاده از روکش بتنی :
در صورتی که تیرهای فولادی دچار خوردگی شدید شده باشند، استفاده از روکش بتنی، راهکاری مناسب جهت کنترل این آسیب و همچنین بهبود مشخصات مکانیکی تیر مثل افزایش سختی خمشی و برشی، می‌شود. روکش بتنی، می‌تواند تیر فولادی را در برابر آتش‌سوزی نیز مقاوم نماید. روکش بتنی، می‌تواند با استفاده از میلگردهای فولادی، مسلح شود. تنها عیب این نوع از روش مقاوم‌سازی تیرهای فولادی، افزایش وزن سازه به دلیل استفاده از حجم زیادی از بتن است.

تقویت تیر فولادی با استفاده از پیش‌تنیدگی خارجی :
یکی از نوین‌ترین و جدید‌ترین روش‌های مقاوم سازی تیرهای فولادی، استفاده از روش پیش‌ تنیدگی خارجی است. در این روش، با استفاده از کابل‌ها و مفتول‌های رایج پیش‌ تنیده استفاده می‌شود. به طور کلی، روش پیش تنیدگی خارجی، باعث باز توزیع نیروهای داخلی شده که این موضوع، سبب کاهش تنش‌ها نسبت به قبل از مقاوم سازی با این روش می‌شود. پیش تنیدگی خارجی به دو صورت کلی و موضعی، به کار گرفته می‌شود. برای استفاده از این روش، دقت در امر آنلیز و طراحی، به شدت تعیین کننده نتایج مقاوم سازی با این روش می‌باشد. چرا که در این سیستم علاوه بر نیروهایی که به المان سازه‌ایی وارد است، نیرویی اضافه ناشی از اعمال سیستم پیش تنیده به المان وارد می‌شود.

تقویت تیر فولادی با استفاده از سیستم‌های کامپوزیتی  FRP:
سیستم‌های Frp، سیستمی به روز هستند که امروزه به طور گسترده‌ایی در تقویت و یا مقاوم‌سازی اکثر سازه بتنی و فولادی، مورد استفاده قرار می‌گیرند. تیرهای تقویت شده با پلاستیک‌های تقویت شده با الیاف کربن (CFRP)، از مقاومت خمشی بسیار مطلوبی برخوردارند. همچنین رفتار تیرهای تقوبت شده با CFRP، نتایج بسیار خوبی را حتی در فاز غیر خطی تا نقطه شکست، از خود نشان می‌دهند. عمدتا این دسته از کامپوزیت‌های تقویتی، به زیر بال تیر فولادی و به صورت عمود بر راستای تیر بر روی جان تیر با استفاده از رزین‌های مخصوص نصب می‌شوند. با استفاده از چنین روشی، می‌توان عملکرد و عمر خستگی تیر فولادی را بهبود بخشید. علاوه بر این، مقاوم سازی تیر فولادی با این روش، سبب می‌شود تا در برابر خوردگی و حرارت، مقاومت بالاتری را از خود نشان دهد.

با استفاده از راهکارهای ارائه شده در بالا، می‌توان تیرهای فولادی، آسیب دیده با انواع علل‌های آسیب دیدگی ذکر شده را در صورت داشتن شرایط تقویت، مقاوم سازی نمود. مجموعه سازین، علاوه بر شناخت انواع راهکارهای بازسازی، نوسازی و یا مقاوم‌سازی موجود، می‌تواند شمارا در اجرای طرح‌های بازسازی، مقاوم‌سازی، ترمیم و مرمت و… یاری نماید. ما و تیم مجربمان در سازین، آماده خدمت رسانی به شما مشتریان،همکاران، مهندسین و پیمانکاران فعال در صنعت ساختمان، هستیم. برای ارتباط با کارشناسان سازین، می‌توانید با شماره تماس‌های مندرج در سایت، تماس حاصل فرمایید.

 

02188655774
پیام در واتس آپ