صاحبین خانه‌ها و ساختمان‌های نسبتا قدیمی بعد از گذشت چند سال، دغدغه‌های جدیدی را تجربه می‌کنند؛ مقاومت بنا یکی از آنها است. اگر چند زلزله ۳ یا ۴ ریشتری هم در این مدت رخ دهد و از دانش عمران بهسازی در ساخت بنا استفاده نشده باشد، دیگر به بناهایی که احتمالا دچار ترک‌های ریز و درشت شده‌اند، نمی‌توان اعتماد کرد. بهترین راه در چنین شرایطی تخریب ساختمان و ساخت یک بنای جدید نیست؛ گاهی می‌توان با پیاده‌سازی یک یا چند مورد از روش های مقاوم سازی ساختمان به آن جان تازه‌ای بخشید. برای اینکه بدانید چطور بدون تخریب می‌توانید مقاومت بنا را افزایش دهید با ما همراه باشید.

قبل از ادامه لازم به ذکر است که تخریب ساختمان‌های قدیمی در فرایند مقاوم‌سازی، بهتر است تحت نظر یک مهندس انجام شود. از طرف دیگر برای اینکه در اجرای پروژه مقاوم سازی و تخریب به مشکلی برنخورید باید اطلاعات خود را در مورد مقررات ملی ساختمان افزایش دهید.

 

 

۶ مورد از روش های مقاوم سازی ساختمان

 

روش‌هایی که در ادامه به آنها خواهیم پرداخت علاوه بر افزایش ایمنی، برای مواقعی که هدف تغییر کاربری باشد نیز کاربردی هستند. مثلا زمانی که قرار است تغییراتی در تعداد اتاق‌ها، دیوارها و ستون‌ها به وجود بیاید، لازم است برخی از قسمت‌ها بیشتر تقویت شوند.

به یاد داشته باشید که ابعاد دقیق تیرها و ستون‌ها باید با استفاده از عمران محاسبات اندازه‌گیری شود. در حالت کلی شما ممکن است با توجه به وسعت پروژه و قسمت‌هایی از سازه که به مقاوم سازی نیاز دارند به حضور متخصصان متفاوتی نیاز داشته باشید.

 

 

۱.    روش مقاوم سازی سازه با پلیمرهای تقویت ‌شده با الیاف FRP

 

روش FRP از اواسط دهه ۱۹۸۰ برای مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی به کار گرفته می‌شود. این متد، به‌ عنوان جایگزینی برای تکنیک‌های سنتی تقویت بتن؛ مثل روش‌های ژاکت فولادی یا بتنی معرفی شد.
پلیمر تقویت‌شده با الیاف  FRPیک ماده کامپوزیتی متشکل از فیبر و پلیمر است. این الیاف از کربن، شیشه یا آرامید ساخته شده‌اند:

• کربن بیشترین نقش را در مقاوم‌سازی سازه ایفا می‌کند.
• فیبر باعث استحکام و سفتی می‌شود.
• پلیمر به عنوان ماتریس منسجمی برای نگه داشتن الیاف در کنار هم عمل می‌کند.

FRP به شکل نوار، میله و ورق و به منظور قرار گرفتن روی سطوح بتنی و فولادی تولید می‌شود. FRP می‌تواند روی این قسمت‌ها سوار شود: ستون‌ها، تیرها، دال‌ها، دیوارها، شمع‌ها و کلاهک شمع.

 

 

 

مزایای استفاده از روش مقاوم سازی سازه با FRP

 

استفاده از پلیمرهای تقویت‌شده با FRP به عنوان یکی از روش های مقاوم سازی ساختمان، مزایای زیادی دارد.

• مواد FRP وزن پایینی دارند و برای استفاده در بخش‌های عمودی و قسمت‌های بالایی ساختمان ایده‌آ‌ل هستند.
• از آنجایی که تعمیر و مقاوم‌سازی سازه‌ها با استفاده از لایه نازکی از کامپوزیت‌های FRP انجام می‌شود، این مواد تاثیر خاصی روی زیبایی بنا نخواهند گذاشت و با اشکال موجود هماهنگ می‌شوند.
• این مواد استحکام کششی بسیار بالایی دارند و نصبشان بسیار آسان است.
• کامپوزیتFRP ‌از مقاومت شیمیایی بالایی برخوردار است و در برابر خوردگی عالی عمل می‌کند.
• از طرفی حمل و نقل این مواد خطرناک نیست.
• تقویت سازه با FRP یکی از مقرون به صرفه‌ترین روش های مقاوم سازی ساختمان است که می‌توان آن را بر روی سازه‌های بتنی و فولادی اجرا کرد.

البته این روش هم مثل سایر متدها، دارای معایبی است. مثلا در دمای بالا خوب عمل نمی‌کند. حرارت بالا می‌تواند باعث خرابی اپوکسی و ماتریس FRP شود. همچنین اشعه UV ممکن است تاثیر منفی روی آن بگذارد.

 

 

 

 

۲.    روش تقویت ساختمان با کامپوزیت‌ های سیمانی تقویت شده با الیافFRCM

 

FRCM یکی از روش‌هایی است که در دهه گذشته در اروپا خیلی کاربرد پیدا کرده و در حال حاضر در ایالات متحده مورد توجه قرار گرفته است. این سیستم مثل FRP است، با این تفاوت که در FRCM از مواد سیمانی به جای پلیمر در سازه استفاده می‌شود. متریالی که در پیاده‌سازی پوششی FRCM به کار برده می‌شود، می‌تواند فنیلن بنزوبیس اگزازول (PBO) یا کربن باشد.

 

 

 

مقایسه FRP با کامپوزیت های FRCM

 

کامپوزیت‌های FRCM خواص متفاوتی نسبت به کامپوزیت‌های FRP دارند. با توجه به ماهیت کار، انکراژ مناسب کامپوزیت، عنصر مهمی در تقویت سازه با کامپوزیت‌های FRCM است. در واقع انکراژ، جدا شدن کامپوزیت را به تاخیر می‌اندازد.

البته میزان چسبندگی FRCM با مواد زیرلایه به نوع الیاف، اندازه الیاف، طرح مش، ترکیب ماتریس، خواص بستر و کیفیت آماده‌سازی سطح بستگی دارد و نمی‌توان مقدار مشخصی را برای میزان چسبندگی این الیاف در نظر گرفت.

FRCM در مقایسه با کامپوزیت FRP، به بستر خشک نیاز ندارد و روی بسترهای مرطوب به خوبی عمل می‌‌کند. همچنین این روش مقاومت بیشتری دارد. در بیشتر موارد، FRCM نیازی به محافظت مجدد ندارد. به علاوه یک ماتریس تنفسی روی سازه ایجاد می‌کند و تحت تأثیر اشعه UV قرار نمی‌گیرد.

 

 

 

۳.   ژاکت بتنی

 

ژاکت بتنی یکی دیگر از روش های مقاوم سازی ساختمان است که برای افزایش ظرفیت ستون‌های بتن مسلح کاربرد دارد. اندازه ژاکت و تعداد و قطر میلگردهای فولادی مورد استفاده در فرآیند ژاکت‌گذاری به نتیجه تحلیل ساختاری ستون‌ها بستگی دارد.
نحوه کار در این روش مقاوم سازی ساختمان به اینگونه است که ابتدا و در صورت نیاز، بارهای روی ستون‌ها به طور موقت کاسته یا حذف می‌شوند. برای این کار از جک‌های مکانیکی و پایه‌های اضافی بین طبقات استفاده می‌شود.

پس از آن، اگر آرماتورها پوسیده باشند، ژاکت بتنی را برداشته و با استفاده از برس سیمی یا کمپرسور شن و ماسه، میله‌های فولادی تمیز می‌شود.
در این روش برای جلوگیری از خوردگی، میله‌های فولادی به یک ماده اپوکسی آغشته می‌شوند. اگر نیازی به کاهش بار و تمیز کردن آرماتور نباشد، فرآیند ژاکت‌بندی با افزودن اتصالات فولادی به ستون موجود آغاز می‌شود.
متخصصان هنگام نصب اتصالات فولادی باید نهایت دقت را به خرج دهند. این اتصالات پس از ایجاد سوراخ‌هایی به اندازه ۳ تا ۴ میلیمتر و عمق ۱۰ تا ۱۵ سانتیمتر، به ستون اضافه می‌‌شوند.
فاصله خاموت‌های جدید ژاکت در دو جهت عمودی و افقی نباید از ۵۰ سانتیمتر بیشتر باشد. سپس باید سوراخ‌ها با مواد اپوکسی مناسب پر شود و کانکتورها داخل سوراخ‌ها قرار گیرند.

خاموت همان میلگردهایی هستند که خم شده و تعادل و مقاومت عناصری که به صورت قائم روی سازه سوار شده‌اند را تامین می‌کنند.

بتن مورد استفاده در این روش نباید خیلی کم‌حجم و منقبض باشد و بهتر است برای جلوگیری از انقباض در بافت بتن از سنگدانه‌های کوچک، ماسه، سیمان و مواد اضافی استفاده شود.

 

 

 

۴.    ژاکت فولادی

 

مهندسان زمانی از این تکنیک استفاده می‌کنند که بار وارده به ستون افزایش یافته؛ اما امکان افزایش سطح مقطع ستون وجود ندارد.

برای اجرای ژاکت فولادی به عنوان یکی از روش های مقاوم سازی ساختمان، ابتدا پوشش بتن برداشته می‌شود. سپس میله‌های فولادی تقویت کننده با استفاده از برس سیمی یا کمپرسور شن و ماسه پاک می‌شوند. میله‌ها برای جلوگیری از خوردگی، به اپوکسی آغشته می‌شوند.
اگر ژاکت فولادی با اندازه و ضخامتی متناسب با بنا نصب و منافذی برای ریختن مواد اپوکسی ایجاد شود، انسجام مورد نیاز بین ستون بتنی و ژاکت فولادی تضمین خواهد شد.

 

 

 

۵.    افزودن دیوار برشی

 

این متد هم یکی از روش های مقاوم سازی ساختمان است؛ در این روش مهندسان برای افزایش مقاومت سازه در برابر نیروهایی مثل بادهای سنگین و زلزله از دیوار برشی استفاده می‌کنند. در مهندسی عمران، نیروهایی برشی نیروهایی هستند که به صورت عمود بر اجزای سازه‌ای ساختمان (تیرها، ستون‌ها و غیره) وارد و باعث پیچ‌خوردگی و خمش آن می‌شوند.
دیوارهای برشی با انتقال بارهای جانبی به فونداسیون به پایدار ماندن ساختمان‌ها کمک و از متمایل شدن یا فروریختن سازه جلوگیری می‌کنند. تمام دیوارهای برشی هدف یکسانی دارند؛ اما متریال به کار رفته در آنها، ضخامت، طول و محل قرارگیریشان می‌تواند بسته به عوامل مختلف، متفاوت باشد.

 

 

 

۶.    تزریق اپوکسی

 

یکی از پرکاربردترین روش‌ های مقاوم سازی ساختمان مخصوصا برای رفع ترک خوردگی‌ها، تزریق اپوکسی است. این روش به دلیل ویژگی‌های زیر، کاربرد زیادی در ساخت ساختمان‌ها و حتی پل‌ها و سدها دارد:

• قابلیت چسبندگی بالا به موادی مثل بتن و فولاد
• مقاومت در برابر طیف وسیعی از اسیدها و قلیاها و سایر مواد شیمیایی (به استثنای اسیدهایی مثل نیتریک که قابلیت اکسیدکنندگی بالایی دارند.)
• انقباض کم در مدت ترکیب و قابلیت تغییر از حالت مایع به جامد
• ضریب حرکت حرارتی بالا در مقایسه با بتن
• استحکام فشاری، کششی و خمشی بالا
• نرخ بالای افزایش استحکام.

تزریق اپوکسی روشی برای جوش دادن ترک‌های بتن به یکدیگر است که باعث بهبود ظاهری ساختمان و عمر مفید آن می‌شود. ماده تزریقی شامل یک رزین اپوکسی و کمی ویسکوزیته است که تحت فشار و از طریق سوراخ‌هایی که از روی ترک‌ می‌گذرند، روی ترک پمپ می‌شود.

برای انتخاب هر یک از روش‌های بالا باید سازه‌ای که برای مقاوم سازی در نظر دارید را به خوبی تحلیل کنید. پیشنهاد می‌کنیم در کنار منابع ارزشمندی که در مورد تحلیل سازه وجود دارد مطالعه کتاب استاتیک، مقاومت مصالح و تحلیل سازه ها را در برنامه خود بگنجانید تا در کنار تحلیل سازه‌ها، مقاومت مصالح با قوانین استاتیک نیز آشنا شوید.

 

 

 

 

مقاوم سازی بدون تخریب غیر ممکن نیست!

 

همانطور که متوجه شدید لازم نیست برای افزایش مقاومت بنا،ساختمان را دوباره از پی بسازید. در اکثر روش های مقاوم سازی ساختمان، کافی است بخش کوچکی از سازه تخریب و بازسازی شود. این کار باید حتما تحت نظر چند متخصص و مهندس انجام شود تا عملیات مقاوم سازی، سلامت ساکنین و ساختمان را تهدید نکند.

اگر در حین بازسازی نیاز به مقاوم سازی پی ساختمان باشد و ساختمان در مجاورت بناهای قدیمی قرار داشته باشد یا رطوبت خاک در پی بیش از اندازه بالا باشد، مهندس ناظر برای مقاوم سازی پی از کمک یک مهندس عمران گودبرداری نیز استفاده می‌کند.

مقاوم سازی ساختمان، اقدام مفیدی است که عمر ساختمان را افزایش می‌دهد؛ اما این کار مستلزم صرف هزینه و زمان زیادی است. بنابراین توصیه می‌کنیم برای جلوگیری از تحمیل هزینه‌های مازاد از همان ابتدا با استفاده از حضور یک مهندس محاسب، ساختمان را به شکلی طراحی کنید که عمر مفید بالایی داشته باشد و هزینه مقاوم سازی به مالک تحمیل نشود. مهندس ناظر و مجری با مطالعه مفاهیم مرتبط با عمران نظارت و اجرا موفق به کسب پروانه نظارت و اجرا می‌شود و می‌توانند از همان لحظه گودبرداری، پیشنهاداتی در راستای مقاوم سازی ساختمان را ارائه دهند.

 

 

سوالات متداول

 

1. در بین روش های مقاوم سازی ساختمان، کدام یک مخصوصا برای کاهش انرژی وارده به بنا در اثر زلزله یا باد طراحی شده است؟

دیوار برشی. افزودن این دیوار در داخل بنا باعث می‌شود خسارت وارده به سایر بخش‌ها در اثر زلزله یا باد به شدت کاهش یابد.

2. چه فاکتورهایی در مقاوم‌سازی بهتر بنا تاثیرگذار هستند؟

نوع متریال، فرمول و میزان ترکیب مواد با هم، روش اجرا و میزان تجربه نیروهای متخصص همگی در بهتر انجام شدن این فرایند دخیل هستند.

3. کدام روش در برابر اشعه آفتاب استحکام بیشتری دارد؟

FRCM در برابر اشعه ماورابنفش تا‌ب‌آوری بیشتری دارد.