راهنماي طراحي سوئد براي مقاومسازي سازه هاي بتني به وسيله FRP
راهنماي طراحي سوئد براي مقاومسازي سازه هاي بتني به وسيله FRP در سال 1999 ، BRO 94 ، منتشرگرديد . اين راهنما براساس آناليزهاي تئوري ، نتايج آزمايشگاهي و تجربيات عملي بر روي مدلهاي واقعي شكل گرفته است . مقاوسازي با ملاحظه اثرات خمش ، برش ، پيچش و خستگي بررسي مي گردد . بعلاوه توضيحي در مورد چگونگي اجراي عمليات مقاومسازي ارائه گرديده است . در انتهاي راهنما چندين مثال در مقاومسازي اعضاي سازه اي مطرح مي گردد .
قبل از شروع مقاومسازي يك سازه ، بايد بررسي دقيقي بر روي آن صورت گيرد . اين مطالعه و بررسي شامل ارزيابي پارامترهاي مختلف و محاسبات تئوري كل سازه است . اين بررسي براي مثال شامل نوع مقاومسازي مورد نياز و كيفيت مواد موجود ، بتن و فولاد ، مي باشد . همچنين محيط پيراموني سازه بسيار مهم مي باشد . نه تنها اثر مواد تقويت كننده بر روي شرايط محيطي ، بلكه نحوه تأثير تغييرات آب و هوايي اطراف سازه نيز بايد بر روي مواد تقويت كننده ، بررسي گردد .
جهت استفاده از مواد FRP و مقاومسازي بهينه ، توصيه ها و راهنماهاي طراحي مناسب و دقيقي ، ضروري مي باشد . كمبود راهنما ميزان استفاده از FRP را براي تقويت سازه ها ، محدود مي كند . بنابراين ارائه يك راهنماي طراحي جهت استفاده از اين مواد بسيار ضروري است .
فلسفه مقاومسازي
جهت حفظ سازه در شرايط عملكردي مناسب آن ، ضروري است كه در يك فاصله زماني معلوم تعمير گردد . اگر در تعمير سازه نقص وجود داشته و باعث كمتر شدن عملكرد سازه گردد ، ضروري است كه سازه به وسيله مقاومسازي و ترميم مجدد ، به ظرفيت عملكردي اوليه خود برسد . همچنين در مواردي كه نياز به ظرفيت عملكردي بالاتري است ، تقويت سازه ضروري مي باشد . ظرفيت عملكردي سازه مي تواند با ميزان تحمل بار ، شكل پذيري ، دوام ،كاربري سازه و شكل ظاهري آن شناخته شود . در صورتي كه معلوم شود يك سازه نياز به مقاومسازي داشته و FRP راه حلي براي رفع مشكل آن مي باشد ، مراحل خاصي بايد براي اين منظور دنبال گردد . اولين مرحله ، بررسي دقيق سازه به لحاظ نقايص عملكردي ، خصوصيات مواد و تاريخچه بارگذاري آن مي باشد . مرحله بعدي ، طراحي دقيق سازه طبق روند ارائه شده در زير است .
اجراي عمليات مقاومسازي
اگر مطالعات نشان دهند كه صفحات FRP بهترين و مناسبترين روش جهت مقاومسازي سازه هستند ، چهار مرحله اساسي بايد انجام گرفته و دقت شود . اول آنكه سنگدانه هاي سطحي از بتن كه FRP به آن مي چسبد بايد بدون پوشش بوده و بايد شيره بتن آن ساييده شود . همچنين سطح بايد قبل از نصب سيستم مقاومسازی به خوبي از گرد و خاك پاك گردد . رايج ترين راه حذف پوششهاي اضافي سنگدانه ها ، استفاده از سندبلاست مي باشد ؛ البته از واتر ـ بلاستيك يا واتر ـ گريندينگ نيز مي توان استفاده نمود . هواي با فشار و يا مكشي ساده مي تواند گرد و خاك را پاك نمايد . دومين مرحله از پروسه مقاومسازي ، استفاده از يك آستر مناسب مي باشد . كارايي آستر بالا بردن عملكرد چسبندگي چسب مي باشد . بعد از استفاده از آستر و سخت شدن آن ، اولين لايه از رزين بر روي سطح ماليده مي شود . سپس مي توان لايه FRP را بر روي سطح سازه چسباند . اگر از چند ورقه استفاده مي شود ، پروسه استفاده از رزين و لايه تا اندازه اي كه همه لايه هاي مورد نظر چسبانده شوند ، تكرار مي گردد . در آخر يك لايه نهايي از پلاستر ، بتن پليمري ، رنگ و شاتكريت مي تواند از لحاظ جنبه هاي ظاهري و همچنين حفاظت دربرابر آتش ، استفاده گردد .
بسيار مهم است سطوحي كه لايه هاي FRP بر روي آن چسبيده مي شوند ، از هرگونه گرد و خاك و ديگر آلودگيها مانند روغن و گريس ، پاك باشند . سازندگان مختلف چسب ها توصيه هاي مختلفي راجع به مسائل محيطي محل استفاده از چسب خواهند داشت اما به طور متوسط بايد درجه حرارت سطح بتن از 10°C بيشتر بوده و توصيه مي شود كه دماي محيط كاري 3°C از نقطه شبنم بيشتر باشد . درصد رطوبت نسبي هوا بايد كمتر از 80% بوده و مقاومت كششي سطح بتني بايد بيشتر از 1.5MPa باشد . ناهمواريهاي مجاز در سطح بتن بستگي به سيستم مقاومسازي مورد استفاده داشته و بايد به وسيله سازنده حد مجاز آن تعيين گردد . همچنين مهم است كه عمليات مقاومسازي توسط كارپردازان ماهر و با تجربه نسبت به اين زمينه صورت گيرد .
استاندارد كانادا در مورد طراحي و اجراي اجزاي ساختماني تقويت شده با FRP
در اين بخش ، راهنماي مربوط به انجمن استاندارد كانادا CSA-S806 با عنوان “ طراحي و اجراي اجزاي ساختماني تقويت شده با FRP ” معرفي مي گردد . اين آيين نامه جديد در اوايل سال 2002 منتشر گرديد . مطالب اين استاندارد تنها مربوط به طراحي ساختمانهاي جديد نمي باشد ، بلكه بهسازي و مقاومسازي اجزاي ساختمانهاي موجود را نيز دربر مي گيرد . در اين مبحث ، روند شكل گيري استاندارد ، خلاصه اي از اطلاعات و اصول مربوط به طراحي و بهسازي و روشهاي آزمايش مواد مطرح مي گردد . بعضي از اطلاعات مفيد مربوط به روشهاي اجرايي ساختمانهاي كانادا نيز به صورت ضميمه آورده شده است .
مطالب اين استاندارد به شش بخش تقسيم مي شود كه عبارتند از :
مباني اصول طراحي حالت حدي ؛
روند آزمايش مواد ؛
ضوابط طراحي براي اجزاي تقويت شده و پيش تنيده ؛
ترميم و بهسازي اجزاي موجود ؛
مقاومسازي اعضاي صدمه ديده براثر زلزله ؛
و روند آماده سازي و اجراي مقاومسازي .
انجمن استاندارد كانادا (CSA) ، يكي از چندين سازمان در كانادا مي باشد كه در جهت ارائه استانداردهاي مربوط به طراحي و اجراي ساختمانها فعاليت مي كند . CSA خود عضو كنسول استاندارد كانادا مي باشد .
همانطور كه بيان شد ، مطالب و مفاهيم استاندارد CSA به شش بخش تقسيم شده است . اعضاي ساختماني كه تحت پوشش اين استاندارد قرارگرفته اند عبارتند از :
ستون ها ،
دال ها ،
تيرهاي مسلح شده و يا پيش تنيده ( با ميلگردها ، مشها ، ورقه ها و يا كابلها ) ،
دال هاي مربوط به پاركينگها، بالكونها و ديوارهاي فلزي و غيره .
خصوصيات مواد FRP
كامپوزيت هاي FRP تركيبي از دو يا چند ماده بوده و مواد تشكيل دهنده آن قابل تمايز هستند. بيشتر سيستمهاي FRP رايج تركيبي از يك ماتريس پليمري با الياف ها بوده كه نقش الياف ها تقويت پليمرها مي باشد . خصوصيات مواد FRP وابسته به نوع پليمر و الياف و اندركنش بين اين دو بوده و با توجه به تنوع پليمرها و الياف ها ، خصوصيات اين مواد نيز بسيار متنوع مي باشد و نسبت به مواد قديمي مانند بتن و فولاد داراي تفاوتهاي زيادي است .
هنگامي كه خصوصيات ميلگردها و كابلهاي FRP ، مدنظر مي باشد ، بايد نكات زير درنظرگرفته شود .
اول آنكه ، يك ميلگرد FRP يك ماده غير ايزوتروپيك بوده كه يك محور آن به عنوان محور مقاوم و اصلي آن محسوب مي شود .
دوم آنكه ، بر خلاف فولاد ، خصوصيات مكانيكي FRP به طرز قابل توجهي در محصولات مختلف تغيير مي كند.
و سوم آنكه ، FRPها مانند ديگر كامپوزيت ها تحت تأثير عواملي چون تاريخچه بارگذاري و زمان آن ، درجه حرارت و رطوبت قرار مي گيرند .
روشهاي آزمايش :
در مشاهد خصوصيات منحصربه فرد مواد FRP ، روشهاي آزمايشي ويژه اي براي چند نمونه مواد در استاندارد مشخص شده است . اين موارد شامل هشت مبحث زير است :
آرماتورهاي داخلي FRP :
چسبندگي سطح تقويت كننده هاي FRP
ضوابط مربوط به طراحي لرزه اي
مواد FRP مي تواند به طور مؤثري جهت مقاومسازي لرزه اي سازه هاي آسيب ديده مورد استفاده قرارگيرد . با اين وجود ، وقتي از مواد FRP استفاده مي شود ، بايد خصوصيات مكانيكي آنها و تفاوتهاي آنها با آرماتورهاي فولادي مورد بررسي قرار گيرد . اين تفاوتها مي تواند شامل نقص در رفتار شكل پذيري به واسطه رابطه تنش ـ كرنش الاستيك خطي مواد FRP تا لحظه شكست ، مدول الاستيسيته كمتر و مقاومت نهايي بيشتر نسبت به فولاد كه موجب اختلاف قابل ملاحظه در سختي مي گردد و همچنين خصوصيات اتلاف و جذب انرژي ، باشد . ضوابط طراحي لرزه اي در تقويت برشي ، بر روي محصوركردن بتن و همچنين محكم بستن طول هم پوشاني لبه اي متمركز شده است .
ضوابط استاندارد به سه دسته تقسيم مي شود كه عبارتند از :
1) مقاومسازي ستون ها ؛
2) ديوار برشي ؛
3) محصوركردن بتن در ساختمانهاي جديد .
نكات اجرايي
خصوصيات و ويژگيهاي مكانيكي مواد FRP نسبت به فولاد بسيار متفاوت است . ملاحظات زياد و خاصي براي كاربرد ، ذخيره ، حمل و نقل و نصب جهت حفاظت آنها از آسيب بايد لحاظ شود . بعلاوه ، به واسطه كمتر بودن مدول الاستيسيته ميلگردهاي FRP ، تكيه گاه ميلگردها و فاصله آنها از يكديگر بايد به دقت طراحي شده تا از جابجايي آنها در طول بتن ريزي ، جلوگيري شود . جهت اين موضوع ، گره هاي كافي در هنگام نصب FRP بايد استفاده شود . لازم به ذكر است كه گره ها و تكيه گاههاي استفاده شده جهت نصب ميلگردهاي FRP بايد ماهيتي مقاوم در برابر خوردگي داشته تا سازه دچار مشكل نگردد .
استاندارد ، روشهاي اجرايي منحصر به فرد و توصيه هاي خاصي را براي استفاده از مواد FRP به عنوان تقويت كننده ، چه به صورت ورقه و چه به صورت ميلگرد ، ارائه نموده است .
دستورالعملهاي محققين ژاپني و آمريكايي براي مقاومسازي سازههاي بتني با استفاده از FRP
افزايش استفاده از مصالح FRP براي مقاصد مقاومسازي و ارتقاء سطح كيفي ساختمانها سبب شده تا مهندسين و محققين زيادي در اين ارتباط به كار و تحقيق بپردازند و براي طراحي مناسب و نصب و اجراي سيستمهاي FRP برون پيوند (externally bonded) ضوابط و راهكارهايي ارائه نمايند. علاوه بر اين تلاشها و فعاليتهاي مستقل و جداگانهاي توسط ارگانهاي مختلف در اين موارد و بر روي اين موضوعات صورت گرفته كه از آن جمله ميتوان به انجمن ژاپني JBDPA و نيز موسسه آمريكايي ACI اشاره نمود. انجمن JBDPA دستورالعمل پيشنهادي خود را در سال 1999 منتشر كرد.
راهكارهاي JBDPA عمدتاً بروي مقاومسازي لرزهاي المانهاي سازهاي متمركز شده است و به موضوع مقاومسازي برشي المانهاي ضعيف ميپردازد. اين مقاله به شرح و بررسي برخي از موارد توصيه شده در دستورالعملهاي دو موسسه فوقالذكر عليالخصوص در زمينه مقاومسازي برشي ستون هاي بتني ميپردازد مقاومسازي برشي ستون ها، يكي مهمترين اهداف ژاپنيها در زمينه مقاومسازي سازه موجود در برابر زلزله ميباشد كه به طور محسوسي پس از زلزله سال 1995كوبه پر اهميتتر شد.
طراحي سازهها براي مقابله با زلزله
كميته استاندارد اروپا
CEN/TC 250/SC8/N32
تقويت با دورپيچ و چسباندن صفحه FRP
FRP تقويتي كه بصورت خارجي برسطح بتن چسبانده مي شود بطور وسيعي در مقاوم سازی سازههاي بتني مورد استفاده واقع شده است اگرچه در اروپا، بيشتر در زمينه مقاوم سازی غير لرزهاي استفاده شده است.
استفاده اصلي FRP در تقويت لرزهاي عناصر سازههاي بتني موجود به شرح زير ميباشد:
-افزايش ظرفيت برشي ستونها و ديوار، با بكارگيري FRP به صورت خارجي با راستاي اليافي در جهت خاموتها (آرماتورهاي عرضي)
-افزايش شكلپذيري در انتهاي تير و ستون، از طريق محصوريت اضافي به شكل ژاكت FRP، با بكارگيري الياف در راستاي محيطي عضو .
-جلوگيري از شكست و لغزش وصله كششي از طريق افزايش طول محصوريت با بكارگيري الياف در جهت محيطي عضو .
ارزيابي المانهاي Rc مسلح شده با الياف پيوسته بر اساس ضوابط طراحي AIJ سال 2002
اين مقاله به بررسي و مطالعه امنيت بر دستورالعملهاي طراحي AIJ سال 2002 در مورد مقاومسازي لرزهاي با استفاده از الياف پيوسته می پردازد . در اين بين تمركز ما بر روي اثرات مقاومسازي در ستون هاي بتن مسلح مستطيلي و نيز تيرها ميباشد و نتايج زير بدست آمدهاند:
a) مقدار مسلح كننده در برابر برش (shear reinforcement)، نسبت دهانه به عمق و نيز ميزان تنش محوري فشاري بر مقاومت و ظرفيت شكلپذيري المان مقاوم سازی شده با الياف يكسره، تاثير گذارند.
b) ظرفيت برشي اعضاي RC تقويت شده را ميتوان بر اساس همان روابط طراحي پيشين و با استفاده از مدلهاي strut و tie براي المانهاي معمول RC و در شرايطي كه الياف يكسره به حد كرنش موثر خود رسيده باشند، محاسبه كرد.
c) تعداد نتايج تجربي خيلي كمي در ارتباط با اثر محصور كنندگي پوشش الياف يكسره بر روي مقاومت چسبندگي آرماتورهاي طولي، در دسترس ميباشد. مقاومت برشي اعضايي را كه در آنها جدا شدن و تركخوردگي كاور بتن در امتداد آرماتورهاي طولي، تعيين كننده ميباشد، ميتوان با روابط طراحي كه در آنها اثر محصور كنندگي الياف پيچيده شده بدون المان لحاظ شده باشد، ارزيابي كرد. اثرات اين محصور كنندگي، با آزمايش بر روي نمونههاي طرهاي مورد بررسي قرار گرفت.
d) نسبت شكلپذيري ميتواند به صورت تابعي از نسبت مقاومت برش به مقاومت خمشي بيان شود.
موسسه معماري ژاپن (AIJ) كميتهاي را جهت بررسي در زمينه كاربردهاي سازهاي مصالح مسلح كننده جديد ساخته شده از الياف در سال 1996 تشكيل داد كه چيزي در حدود پنج سال در زمينه بتن آرمه مسلح شده با الياف فعاليت كرده است. نتيجه اين اقدامات به چاپ دستورالعمل (Guideline) طراحي و اجراي بتن آرمه مسلح شده با الياف، در سال 2002 انجاميد.
در اين دستورالعمل به مواردي نظير مقاومسازي ستون هاي مستطيلي و تيرها، ستونك ها، ستون هاي همراه با wing wall و تيرهاي با مقطع T شكل و ديوارهاي مقاوم در برابر زلزله پرداخته شده است .
۱
۲
۳
سیستمهای الاستومر (لاستیك طبیعی)
سیستمهای لاستیكی طبیعی و مصنوعی با میرایی كم
سیستم جداگر لاستیكی با هسته سربی LRB
سیستمهای لاستیك طبیعی با میرایی زیاد HDNR
مقاوم سازی با ميراگرهای اصطکاکی
مقاوم سازی با ميراگرهای تسليمی
مقاوم سازی با ميراگرهای آلياژی SMA
مقاوم سازی با ميراگرهای ويسکوز
مقاوم سازی با آئین نامه ACI 440.2R-02
مقاوم سازی با آئین نامه ISIS – CANADA
مقاوم سازی با توصيه های JSCE 2000
مقاوم سازی با راهنمای JBDPA 1999
مقاوم سازی با راهنمای BRO94 1999
مقاوم سازی با استاندارد CSA-S806 2002
مقاوم سازی با آئين نامه Eurocode 8
مقاوم سازی با دستورالعمل JBDPA
شرکت عمران صنعت آوا
دفتر مرکزی: تهران، ميدان دکتر فاطمی (جهاد)، ابتدای خیابان شهید گمنام، جنب تالار وزارت کشور، ساختمان یاس، پلاک 26، طبقه سوم، واحد 18
تلفن: 88978345 و 88978346
فاکس: 88992245-021
info @ omransanatava . com
www.osa-frp.com
نماينده فروش: شرکت مقاوم تدبیر قشم
منطقه آزاد قشم، درگهان، مجتمع تجاری دریا، طبقه اول، واحد C41-2174
تلفن و فاکس: 5226880-0763
www.mtqeshm.ir
کانال تلگرام ما: omransanatava@