مقاوم سازی :

افزایش مقطع ستون بتنی موجود به کمک ایجاد ستون دوبل در کنار ستون موجود

 

 

 

 

 

مقاوم سازی ساختمان: روش های متداول و نوین مقاوم سازی

امروزه یافتن راه‌حل های مناسب جهت مقاوم‌ سازی ساختمان‌ ها و ترمیم و تقویت سازه‌های صنعتی، نفت و گاز، دریایی و… با توجه به اینکه جایگزین نمودن سازه‌های موجود با سازه‌های جدید در اغلب موارد از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست و هم چنین امکان توقف فعالیت بسیاری از این سازه ها که جزئی از سازه های حیاتی محسوب میشوند وجود ندارد، اهمیت شایانی پیدا کرده است. انتخاب غلط یک شیوه‌ نامناسب مقاوم‌سازی ساختمان حتی می‌تواند عملکرد سازه را بدتر هم بکند. هم چنین در مقایسه با ساختن یک سازه‌ جدید، تقویت سازه موجود و مقاوم سازی ساختمان ها حتی می‌تواند پیچیده‌تر باشد؛ زیرا شرایط سازه‌ای از قبل ثابت شده است و علاوه بر این همواره دسترسی به نواحی که نیاز به تقویت در سازه ها و ساختمان ها دارند به سادگی و به راحتی ممکن نیست.

دلایل نیاز به مقاوم سازی ساختمان ها

عوامل مختلفی در یک سازه می تواند وجود داشته باشد که وجود هریک از آن ها به تنهایی ما را ملزم به مقاوم سازی و بهسازی ساختمان می کند. در ادامه هریک از این عوامل را بررسی می کنیم:

معتبر نبودن آیین نامه های قدیمی

بسیاری از ساختمان هایی که چندین سال از ساخت آن ها میگذرد بر اساس آیین نامه ها و روش هایی طراحی و ساخته شده اند، که امروزه از درجه اعتبار ساقط گشته و برای عملکرد مناسب نیاز به مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای دارند. نکته حائز اهميت دیگری که امروزه توجه بسیاری باید به آن نمود مطالعه  و بررسی زلزله های گذشته است. این اقدام برای ما که در منطقه لرزه خیزی مثل ایران زندگی می کنیم اهمیتی چندین برابر دارد و کمک شایانی به ارائه طرح مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای مناسب تر میکند.

تغییر کاربری

دسته ی دیگری از ساختمان ها در اطراف ما وجود دارد که در آن ها نیاز به تغییر کاربری حس می شود. تغییر در کاربری ساختمان موجب به وجود آمدن تلاش های داخلی بزرگ تر از قبل در ساختمان می شود، که ممکن است ساختمان با همان وضعیت قبلی قادر به مقاومت در برابر تلاش های داخلی به وجود آمده نبوده و اعضای باربر ثقلی و جانبی مختلف را دچار گسیختگی کند. از این رو قبل از اجرای تغییر در کاربری ساختمان لازم است تا مطالعات و بررسی های لازم صورت گیرد و طرح مقاوم سازی متناسب ارائه شود.

خرابی های به وجود آمده در ساختمان

یکی دیگر از عواملی که ما را ملزم به ارائه طرح مقاوم سازی ساختمان و بهسازی لرزه ای می کند خرابی های به وجود آمده در طول مدت بهره برداری از سازه است.

خرابی های رایج در ساختمان های فولادی عبارتند از:

    کمانش در اعضای فشاری
    اکسید شدن و خوردگی اعضا
    عوارض ناشی از خستگی
    از بین رفتن و اکسید شدن جوش ها
    و…

هم چنین خرابی های رایج در ساختمان های بتنی عبارتند از:

    به وجود آمدن ترک در المان ها
    از بین رفتن پوشش بتن
    کمانش آرماتورهای فشاری
    خوردگی و اکسید شدن میلگردها
    وقوع پدیده خزش در بتن
    و…

وجود خرابی در ساختمان ها باعث می شود که اعضا قادر به انجام وظایفی که مهندس طراح و محاسب برای آن ها پیش بینی کرده، نبوده و ادامه بهره برداری از آن ها بدون انجام مقاوم سازی و بهسازی می تواند باعث به وجود آمدن خطرات و خسارت های زیادی شود.

ضعف در مصالح

عامل مهم دیگری که ما را ملزم به ارائه طرح مقاوم سازی ساختمان می کند، وجود ضعف در مصالح استفاده شده است. عوامل زیادی بر پایین بودن کیفیت مصالح مورد استفاده در ساختمان نقش دارند که از آن ها می توان به ضعف در سیستم ها و کارخانه های فولاد، ضعف در تولید سیمان، نسبت آب به سیمان نامناسب و… اشاره کرد.

خطاهای طراحی و اجرایی

یکی دیگر از عوامل مهمی که ما را ملزم به ارائه طرح مقاوم سازی ساختمان می کند وجود خطاها و اشتباهات در مرحله محاسبات و اجرای ساختمان ها است. این مشکلات در هنگام وقوع زلزله بیشتر خود را نشان می دهند و در بسیاری از موارد باعث فرو ریختن و تخریب کلی ساختمان ها می شوند. این خطاها شامل اشکال در قالب بندی، آرماتور بندی، بتن ریزی، قالب برداری و… در سازه های بتن آرمه و اشکالات اجرای جوشکاری، ضعف پیچ ها، گسیختگی صفحات اتصال و… در ساختمان های فولادی است. هم چنین یکی از اتفاقات و پدیده های بسیار رایج که در اثر وقوع زلزله های گذشته نمایان شده است تشکیل طبقه نرم در ساختمان ها است که نشان دهنده ی بی توجهی طراح و مجری پروژه می باشد.

اهداف مقاوم سازی ساختمان

مهم ترین اهداف  مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای تحقق موارد زیر می باشد:

    مقاومت سازه در برابر زلزله های خفیف بدون کوچکترین آسیب و تخریب
    مقاومت سازه در برابر زلزله ها شدید و خیلی شدید با کمترین میزان آسیب و تخریب در اجزا سازه ای

ساختمان هایی که نیاز به مقاوم سازی دارند

با توجه با انواع کاربری های رایج در ساختمان های موجود، آن ها را به سه دسته کلی تقسیم بندی می کنیم که در این دسته بندی اهمیت مقاوم سازی از دسته اول تا دسته سوم به ترتیب کاهش می یابد.
دسته اول ساختمان هایی هستند که پس از وقوع زلزله باید بدون هیچ گونه وقفه ای عملکرد خود را حفظ کرده و سرویس دهی انجام دهند مانند بیمارستان ها، مراکز درمانی، ایستگاه های مخابراتی و…

دسته دوم ساختمان هایی هستند که در صورت وقوع زلزله به دلیل انبوه جمعیت موجود در آن ها تلفات جانی بسیار زیادی در پی خواهند داشت مانند مراکز تجاری، اداری، برج ها و…

دسته سوم هم ساختمان های معمولی مانند منازل را شامل می شوند. با توجه به نوع کاربری و سرویس دهی نیاز به مقاوم سازی در دسته اول ساختمان ها به شدت احساس شده و به ترتیب تا دسته سوم کاهش می یابد.

پس از آشنایی با اهمیت انواع ساختمان ها انتخاب روش مقاوم سازی مورد توجه قرار می گیرد که در مقاوم سازی ساختمان ها به دنبال اهداف زیر هستیم:

    کاهش نیروی زلزله وارد بر ساختمان

همان طور که نتایج تمامی پژوهش های زلزله شناسی نشان داده است نیروی ناشی از زلزله وارد بر ساختمان با وزن ساختمان نسبت مستقیم دارد به طوری که با کاهش وزن ساختمان نیروی زلزله وارد بر آن هم کاهش می یابد.

    افزایش مقاومت المان های ساختمان

با افزایش مقاومت المان هایی هم چون تیر، ستون، مهاربند، اتصالات و … یا افزودن عناصر باربر ثقلی و جانبی در ساختمان می توان مقاومت ساختمان را در برابر نیرو های بزرگ و ناگهانی زلزله وارد بر ساختمان افزایش داد به طوری که کم ترین میزان آسیب را در ساختمان شاهد باشیم.

از آن جایی که کاهش وزن ساختمان در ساختمان های معمول به راحتی امکان پذیر نیست برای مقاوم سازی ساختمان ترجیح می دهیم از راهکار افزایش مقاومت المان ها استفاده کنیم که نسبت به راهکار کاهش وزن بسیار راحت تر صورت می پذیرد که در ادامه بیشتر در مورد آن به بحث می پردازیم.

افزایش مقاومت المان های ساختمان به روش های گوناگونی می تواند صورت پذیرد که این روش ها به دو دسته کلی روش های متداول مقاوم سازی ساختمان و مقاوم سازی با روش ها و مصالح نوین تقسیم بندی می شود.

استفاده از ژاکت بتنی و فولادی، افزودن دیوار های برشی بتنی و فولادی، شاتکریت، افزودن مهاربند، استفاده از صفحات و ورق های فولادی مقید شده، کاشت میلگرد، استفاده از پیش تنیدگی خارجی و… را می توان در دسته ی روش های مرسوم مقاوم سازی ساختمان به حساب آورد.

روش کلی دیگر در مقاوم سازی ساختمان که به عنوان روش  های نوین مقاوم سازی ساختمان از آن یاد می شود شامل مقاوم سازی با FRP، استفاده از میراگرها و جداگرهای لرزه ای می باشد.
مقاوم سازی ساختمان با روش های متداول
استفاده از ژاکت بتنی و فولادی

یکی از روش های متداول مقاوم سازی ساختمان ها که از زمان های قدیم مورد استفاده بوده و هنوز هم استفاده زیادی از آن می شود استفاده از ژاکت بتنی و فولادی به جهت مقاوم سازی ساختمان در المان های مختلف مثل تیر ها، ستون ها و دیوار ها می باشد. از ژاکت های بتنی و فولادی بیشتر به جهت مقاوم سازی قسمت های آسیب دیده المان ها و تقویت های موضعی خمشی و برشی استفاده می شود.

بیشتر بدانید:

    مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت فولادی
    مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت بتنی

استفاده از ژاکت بتنی و فولادی مانند سایر روش های مقاوم سازی ساختمان فواید و مضراتی دارد که در ادامه به آن ها اشاره می کنیم.
مزایای استفاده از روش مقاوم سازی با ژاکت بتنی و فولادی

    افزایش ظرفیت برشی و خمشی و محوری المان ها
    روشی ارزان قیمت در مقایسه با سایر روش ها
    امکان به کار گیری در هر بخش و المان ساختمان

معایب استفاده از روش مقاوم سازی با ژاکت بتنی و فولادی

    زمان بر بودن این روش خصوصا استفاده از ژاکت بتنی در مقایسه با سایر روش ها
    نیاز به استفاده از پوشش های ضد حریق در روش استفاده از ژاکت فولادی
    تغییر در ابعاد المان ها و فضاهای معماری

افزودن دیوار برشی بتنی و فولادی

عمده ترین وظیفه دیوارهای برشی بتنی و فولادی مستهلک کردن نیروی زلزله وارد بر ساختمان می باشد. استفاده از دیوار برشی در سازه هایی که هم اکنون ساخته می شوند بسیار متداول بوده اما بیشتر سازه هایی که مدت زیادی از ساخت آن ها میگذرد فاقد این المان می باشند. دیوار های برشی در دو نوع فولادی و بتنی مورد استفاده قرار می گیرند که در نوع فولادی بر خلاف نوع بتنی ابعاد زیادی نداشته و ساختمان را دچار محدودیت در فضاهای معماری نمی کند.
مزایای مقاوم سازی ساختمان با افزودن دیوار برشی

    افزایش مقاومت سازه در برابر نیرو های جانبی
    افزایش سختی سازه
    افزایش باربری سازه (ثقلی و جانبی)
    و…

معایب مقاوم سازی ساختمان با افزودن دیوار برشی

    افزایش محدودیت های معماری در ساختمان
    افزایش وزن ساختمان
    دیوار های برشی بتنی اغلب دارای جزییات آرماتوربندی پیچیده هستند
    جا به جا کردن مرکز سختی ساختمان

افزودن مهاربند های فولادی به سازه

در سازه های فولادی یکی از متداول ترین المان های باربر جانبی مهاربندها هستند که از دیرباز تا کنون استفاده های زیادی از آن ها شده است. اما همان طور که اشاره شد استفاده از مهاربند بیشتر در سازه های فولادی متداول بوده و کمتر ساختمان بتنی یافت می شود که در آن از مهاربند های فولادی استفاده شده باشد. یکی از روش های بسیار مرسوم در بهسازی لرزه ای و مقاوم سازی ساختمان های بتنی استفاده از مهاربند های فولادی هستند که از مزایای آن می توان کاهش دریفت سازه، عدم ایجاد محدودیت معماری هم چون دیوار های برشی بتنی و… اشاره کرد. البته لازم به ذکر است که استفاده از مهاربند فولادی هم چون همه ی روش های دیگر مقاوم سازی ساختمان معایبی هم چون پیچیده بود جزییات اتصالات را دارد ولی در کل روشی بسیار مفید و کاربردی است.
مقاوم سازی ساختمان بتنی با اضافه کردن مهاربند فولادی- مقاوم سازی ساختمان
افزودن مهاربند فولادی به ساختمان بتنی

تزریق اپوکسی به اعضای بتنی

یکی از روش های تقویت و مقاوم سازی اعضایی که مطابق معیار های طراحی شده اجرا نشده اند یا دارای ضعف مقاومت مطابق آزمایشات و تست بتن انجام شده دارند، پکر گذاری و تزریق اپوکسی به داخل آن ها است.
رزین اپوکسی ماده ای شیمیایی است که دارای دو جزء رزین و هاردنر (ماده سخت کننده)  بوده که باید به نسبت های مشخصی با هم ترکیب شوند.

نحوه ی انجام عملیات مقاوم سازی با تزریق رزین اپوکسی دارای مراحل زیر است که به ترتیب باید انجام شود:

    مشخص کردن محلی که نیاز به ترمیم و مقاوم سازی دارد
    سوراخ کاری
    نصب نیپل و پکر
    نصب الیاف FRP
    انجام عملیات تزریق رزین اپوکسی

در ابتدای کار محلی که نیاز به تقویت دارد با انجام آزمایش و تست بتن و گاها با انجام عملیات کرگیری و آزمایش نمونه کرگیری شده مورد شناسایی قرار می گیرد. پس از مشخص شدن محلی که باید عملیات مقاوم سازی در آن انجام شود محل مورد نظر به فواصل بین 10 تا 30 سانتی متر سوراخ کاری می شود. سوراخ ها معمولا به عمق 30 الی 60 سانتی متر و به قطر 10 الی 30 میلی متر اتجام می گیرد.
پس از اتمام عملیات سوراخ کاری لازم است تا به وسیله پمپ باد داخل سوراخ ها به طور کامل و دقیق تمیز کاری شده تا عاری از هرگونه گرد و غبار و مواد زائد دیگر باشد.
پس از اتمام مراحل فوق نوبت به نسب نیپل ها می شود که توسط بتونه به سطح مورد نظر چسبیده می شود. نحوه نصب نیپل به گونه ای است که سوراخ قرار گرفته در مرکز نیپل منطبق بر سوراخ ایجاد شده بر روی وجوه ستون باشد. پس از اتمام عملیات نیپل گذاری، سر نیپل ها را با استفاده از پیچ (گریس خور) مسدود می کنیم تا اولا از نفوذ گرد و غبار به داخل سوراخ ها جلوگیری شود و هم چنین در مرحله بعدی رزین اپوکسی که برای چسباندن الیاف به سطح مورد نظر استفاه می شود به داخل سوراخ ها نفوذ پیدا نکند.  پس از انجام این عملیات باید اجازه داد تا بتونه خشک شود و پس از آن با استفاده از  FRP  المان مورد نظر را دور پیچ می کنیم. الیاف با استفاده از رزین به المان مورد نظر چسبیده می شوند.
پس از خشک شدن رزین و کسب مقاومت الیاف نوبت به اجرای عملیات تزریق است. عملیات تزریق به این شکل است که با استفاده از پمپ های مخصوص تزریق موادی نظیر رزین اپوکسی به داخل سوارخ هایی که در ابتدای کار ایجاد نمودیم وارد می شود و باعث افزایش مقاومت و جلوگیری از ترک خوردن بتن می شود. عملیات تزریق رزین با استفاده از پمپ تزریق و با فشار بین 20 تا 30 بار مطابق آیین نامه ACI 503  را از پایین ترین سوراخ موجود شروع می کنیم و در هنگام تزریق به این نکته توجه داریم که هنگامی که مواد تزریق از روزنه بعدی بیرون زد تزریق از آن روزنه را متوقف کرده و ادامه عملیات را از سوراخ های بعدی ادامه می دهیم.
پس کشیدگی و پیش تنیدگی

یکی از روش های بهسازی ساختمان های بتنی استفاده از سیستم پس کشیدگی و یا همان پیش تنیدگی است. مفهوم پیش تنیدگی وارد کردن تنش هایی به المان باربر قبل از اعمال بارهایی است که قرار است المان در طول مدت عمر خود آن ها را تحمل کند. عموما بارهایی که المان های باربر در ساختمان در طول عمر خود آن ها را تحمل می کنند عبارتند از بارهای ثقلی مرده و زنده و بارهای جانبی مثل زلزله و باد.

در روش پیش تنیدگی ابتدا با کابل های مخصوص پیش تنیدگی تنش هایی را به وجود می آورند که اعمال بارهای مرده و زنده به المان باربر باعث خنثی شدن این تنش های اولیه شده و اصطلاحا عضو مورد نظر را پیش تنیده می نامند.

همان طور که می دانیم بتن به تنهایی قادر به تحمل تنش های کششی نمی باشد و خیلی زود دچار ترک خوردگی می گردد. به همین علت از میلگردهای فولادی در بتن استفاده می شود که پس از ترک خوردن بتن ناحیه کششی وظیفه تحمل نیروهای کششی را برعهده میگیرد. استفاده از اعضای پیش تنیدگی مثل کابل در ناحیه کششی بتن انجام می پذیرد و یک نیروی فشاری به کابل ها وارد می شود که باعث می شود تا در هنگام اعمال بار های سازه تنش های کششی ایجاد شده صرف خنثی کردن تنش های فشاری اولیه شود و بتن ناحیه کششی ترک نخورد.
مزایای مقاوم سازی با روش پیش تنیدگی

    افزایش دوام بتن
    به حداقل رساندن تاثیرات ترک در سازه های بتن آرمه
    کاهش وزن سازه به دلیل استفاده از مقاطع کوچکتر
    انعطاف پذیری در معماری
    و…

معایب مقاوم سازی با روش پیش تنیدگی

    نیاز به دقت بسیار بالا
    نیاز به نیروی متخصص و ماهر
    نیاز به وسایل و ماشین آلات مخصوص
    طراحی به نسبت پیچیده تر

مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی با استفاده از سیستم پیش تنیدگی

مقاوم سازی اتصالات

با مطالعه و بررسی خرابی های ایجاد شده در ساختمان های مختلف طی زلزله های گوناگون مشخص شده که بسیاری از خرابی در ناحیه اتصالات سازه ها صورت می گیرد. ضعف های طراحی و اجرایی و عدم آشنایی کامل با رفتار اتصالات خصوصا در هنگام اعمال بارهای رفت و برگشتی مثل زلزله خسارت های جبران ناپذیری را به ساختمان وارد می کند. مقاوم سازی اتصالات بتنی و مقاوم سازی اتصالات فولادی یکی از مراحل به نسبت پیچیده در مقاوم سازی ساختمان ها است.

مقاوم سازی اتصالات در ساختمان هایی که از سیستم باربر جانبی قاب خمشی استفاده می کنند دو چندان اهمیت پیدا میکند. چرا که در این ساختمان ها  لنگر به وجود آمده در محل اتصالات عامل اصلی باربری جانبی سازه هستند. مقاوم سازی اتصالات در سازه های بتنی نسبت به سازه های فولادی باید با ضریب اطمینان بالاتری انجام شود زیرا در سازه های بتنی ما قادر به مشاهده و تحلیل جزییات اتصال نیستیم در حالی که در سازه های فولادی جزییات اتصال به راحتی قابل دسترسی و حتی آزمایش است. به عنوان مثال در هنگامی که اتصالات در سازه های فولادی با جوش انجام گرفته شده باشد می توان با انجام آزمون های غیر مخرب (NDT)  از کیفیت جوش اجرا شده اطلاع پیدا کرد. در این گونه موارد با وجود اطلاع دقیق از جزییات اجرا شده راحت تر می توان طرح مقاوم سازی ارائه کرد.
انواع روش های مقاوم سازی اتصالات در سازه های فولادی

مقاوم سازی اتصالات در سازه های فولادی به روش های گوناگونی قابل انجام است. نکته مهم در مقاوم سازی اتصالات پیدا کردن ضعف های اصلی در اتصال اجرا شده است. انواع ضعف های اتصالات در سازه های فولادی عبارتند از: خرابی تیرها در محل اتصال، خرابی ستون ها در محل اتصال، خرابی ورق اتصال جان و…

بسته به نوع خرابی های پیش آمده در اتصالات از روش های گوناگونی برای مقاوم سازی اتصالات در سازه های فولادی استفاده می شود که عبارتند از:

    استفاده از ورق روسری و زیرسری مضاعف
    استفاده از لچکی
    مقاوم سازی اتصالات با پیش تنیدگی
    و…

انواع روش های مقاوم سازی اتصالات در سازه های بتنی

همان طور که پیش تر هم اشاره شد مقاوم سازی اتصالات در سازه های بتنی نسب به سازه های فولادی دارای پیچیدگی های بیشتر است که از دلائل آن می توان به غیر قابل مشاهده بودن جزییات آرماتور گذاری و… در محل اتصال اشاره نمود.

انواع ضعف ها در اتصالات سازه های بتنی عبارتند از: گسیختگی برشی اتصال، کمانش میلگرد های طولی تیر و ستون، کمبود میلگردهای مثبت و منفی و…

بسته به نوع خرابی های پیش آمده و ضعف های موجود در اتصالات بتنی از روش های گوناگونی برای مقاوم سازی اتصالات در سازه های بتنی استفاده می شود که عبارتند از:

    استفاده از روکش بتنی
    استفاده از روکش فولادی
    و…

تقویت اتصال تیر به ستون در ساختمان بتنی - مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی اتصالات بتنی

شاتکریت بتنی دیوارها

شاتکریت یا بتن پاشی بر دیوارها یکی از روش های موثر در مقاوم سازی ساختمان ها است. این روش که بیش تر در در ساختمان های بتنی و بنایی مورد استفاده قرار می گیرد تاثیر زیادی بر مقاوم سازی ساختمان دارد. شاتکریت یا بتن پاشی به این شیوه انجام می شود که ابتدا شبکه میلگرد بر روی دیواری که قبلا اجرا شده قرار می گیرد و پس از قرار گیری آن ها و مهار میلگرد ها عملیات بتن پاشی با استفاده از دستگاه شاتکریت (بتن پاش) انجام می شود.

از مزایای استفاده از این روش در مقاوم سازی ساختمان به موارد زیر می توان اشاره کرد:

    ایجاد انسجام در دیوارها
    افزایش مقاومت دیوارها
    افزایش شکل پذیری دیوارها
    بهسازی عملکرد لرزه ای دیوار ها

مقاوم سازی با استفاده از صفحات و ورق های فولادی

یکی از روش های رایج مقاوم سازی ساختمان ها استفاده از ورق های فولادی در قسمت هایی است که المان های بتنی دارای ضعف در میزان مقاومت یا دارای خیزهای غیر مجاز هستند. عموما از صفحات و ورق های فولادی برای مقاوم سازی تیرها، ستون ها و سقف های بتنی استفاده می شود. اجرای این روش باید با دقت بسیار بالایی صورت پذیرد به طوری که ورق فولادی چسبندگی کافی به المان مورد نظر پیدا کند و عملکرد مناسبی در باربری عضو مورد نظر داشته باشد.
مزایای مقاوم سازی با صفحات فولادی

    عدم تغییر در ابعاد المان ها و به وجود نیاوردن محدودیت های معماری
    مناسب برای مقاوم سازی ساختمان بتنی با مقاومت پایین
    اجرای ساده تر در مقایسه با سایر روش های مقاوم سازی ساختمان

معایب مقاوم سازی با روش های مرسوم:

یکی از نگران کننده ترین معایب فولاد هزینه ی نگه داری بالای آن است زیرا سازه های فولادی زمانی که در معرض رطوبت، نمک و سایر عوامل خوردگی قرار می گیرند، حساس به خوردگی هستند. بعضی از دلایل ترجیح frp بر فولاد در زیر آمده است :

    فولاد مقاومت ضعیفی در برابر آتش و یا درجه حرارت بالا دارد
    شکل پذیری خود را تحت شرایط خاصی از دست می دهد
    نرخ انبساط بالا در تغییرات دمایی
    مواد سنگین و در نتیجه حمل و نقل گران
    نیاز به انرژی بالا برای تولید

مقاوم سازی ساختمان با روش های نوین
مقاوم سازی ساختمان با FRP

FRP یا همان   Fiber Reinforced Polymer فیبرهای پلیمری هستند که در سالیان اخیر استفاده های بسیاری از آن درصنعت ساختمان می شود. این مصالح از دو جز تشکیل شده اند که شامل الیاف FRP و ماتریس (ماده در برگیرنده) می شود. وظیفه اصلی الیاف مقاومت در برابر بارگذاری ها می باشد در حالی که ماتریس ها وظیفه ی باربری نداشته و عمده وظیفه آن ها در کنار هم  نگه داشتن الیاف و جلوگیری از هرگونه حرکت و اعوجاج الیاف است. هم چنین وظیفه مهم دیگری که ماتریس ها بر عهده دارند جلوگیری از خوردگی الیاف در برابر عوامل محیطی است.

از به هم پیوستن و قرار دادن چند لایه الیاف بر روی هم دیگر و چسباندن آن ها به هم با استفاده از رزین اپوکسی و فشردن آن ها به هم دیگر ورقه هایی موسوم به لمینیت FRP تشکیل می شود. الیاف عموما مصالحی به شکل پارچه هستند که فیبرهای مورد استفاده در آن ها در یک جهت یا دو جهت قرار دارد. در هر جهتی که حجم الیاف بیشتر باشد مقاومت الیاف هم بیشتر خواهد بود. عموما الیاف تک جهته نسبت به الیاف دو جهته دارای مقاومت بیشتری در یک جهت خاص هستند و دلیل این امر هم وجود تراکم بیشتر الیاف در آن جهت می باشد.
تقویت خمشی و برشی تیر بتنی با FRP-مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی تیر بتنی با FRP

مزایای استفاده از FRP در مقاوم سازی ساختمان

    وزن کم
    طولانی نبودن پروسه مقاوم سازی
    مقاومت کششی بالا
    عدم حساسیت به شرایط محیطی مخرب
    مقاومت در برابر ضربه
    اقتصادی بودن
    ضخامت کم
    و…

معایب استفاده از FRP در مقاوم سازی ساختمان

    عدم مقاومت در برابر خستگی
    حساس به سایش
    ایجاد پدیده ترد شکنی
    ضعف نسبی در برابر حریق و آتش سوزی

الیاف FRP به چندین دسته تقسیم میشود که مهم ترین آن ها موارد زیر می باشد:

    الیاف کربن (فیبر کربن) CFRP
    الیاف شیشه GFRP
    الیاف چاپد FRP – بتن الیافی
    الیاف آرامید AFRP

هرکدام از دسته الیاف کربن و شیشه خود به دو دسته تقسیم می شوند:

    الیاف کربن تک جهته
    الیاف کربن دو جهته
    الیاف شیشه تک جهته
    الیاف شیشه دو جهته

هم چنین از الیاف FRP در تولید محصولات دیگر نیز استفاده می شود که از آن جمله ی آن های می توان به موارد زیر اشاره کرد:

    لمینت FRP
    میلگرد های FRP
    اسپایک و انکر FRP

حال که به معرفی انواع کامپوزیت های FRP پرداختیم و با آن ها آشنا شدیم در این مرحله قصد داریم ویژگی های مختلف هر یک را به طور خلاصه مرور کنیم سپس به کاربرد آن ها در مقاوم سازی ساختمان می پردازیم.
الیاف کربن (فیبرکربن) CFRP

همان طور که از نامشان پیدا است ماده اصلی تشکیل دهنده آن ها کربن می باشد.این نوع از کامپوزیت های FRP از حرارت دادن مواد آلی که بخش عمده ی آن را کربن تشکیل می دهد به دست می آیند.الیاف کربن مشکی رنگ، غیر حلال در آب و بدون بو هستند که مقاومت کششی بسیار بالایی هم دارند. الیاف کربن که هم به صورت تک جهته و هم به صورت دو جهته موجود می باشند در مقاوم سازی و بهسازی ساختمان ها کاربردهای بسیار زیاد و فراوانی دارند.

مهم ترین مزیت الیاف کربن مقاومت کششی بسیار بالای این الیاف است. علاوه بر مقاومت کششی بالا، الیاف کربن یا همان CFRP ها ضریب انبساط حرارتی بسیار پایینی دارند که باعث می شود با تغییر در جه حرارت محیط کم ترین میزان تغییر شکل را داشته باشند.
الیاف شیشه GFRP

همان طور که از نام این دسته از الیاف هم مشخص است ماده اصلی تشکیل دهنده آن شیشه است.

الیاف شیشه یا همان GFRP ها پر مصرف ترین دسته از الیاف FRP برای مقاوم سازی ساختمان هستند. علت این امر هم قیمت پایین تر این الیاف نسبت به سایر الیاف های FRP می باشد.

مزایای الیاف شیشه GFRP

    وزن کم
    مقاومت کششی بالا
    قیمت کمتر نسبت به سایر الیاف
    ضریب انبساط حرارتی کم
    و…

معایب الیاف شیشه GFRP

    مقاومت کششی کم تر نسبت به الیاف کربن CFRP
    شکننده و ترد بودن

الیاف چاپد FRP – بتن الیافی

همان طور که از نام این دسته از الیاف پیداست الیاف چاپد، الیاف قطعه قطعه شده و ریزی هستند که دارای انواع مختلف الیاف چاپد کربن، الیاف چاپد فولادی، الیاف چاپد شیشه و الیاف چاپد پلی پروپیلن (PP) هستند.

کاربرد اصلی این نوع از الیاف در تولید بتن الیافی است. بتن الیافی بتنی است که در آن علاوه بر مصالح اصلی ساخت بتن مانند مصالح سنگی ریز دانه و درشت دانه، سیمان، آب و … دارای الیاف و قطعات ریزی است که به طور تقریبا یکسان در کل حجم بتن پراکنده شده است. بنا بر تعریف مبحث 9 مقررات ملی ساختمان الیاف در بتن الیافی نقش کنترل ترک ها را دارد که بر مبنای آن مقاومت در برابر ضربه، مقاومت کششی، خمشی و برشی و خستگی ظرفیت جذب انرژی در بتن را افزایش می دهد.

تاثیر گذاری الیاف در بتن الیافی بستگی به نوع و مقدار الیاف استفاده شده، شکل، مقاومت کششی و … دارد.
الیاف آرامید AFRP

الیاف آرامید حدود 50 سالی است که معرفی شده اند. این دسته از الیاف آلی متشکل از کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن هستند. از ویژگی های بارز این دسته از الیاف مقاومت کششی بالای این الیاف می باشند. یکی از مهم ترین و معروف ترین محصولات الیاف آرامید AFRP جلیقه ضد گلوله می باشد.

الیاف آرامید دارای دو دسته بندی راست زنجیر یا کولار و خمیده هستند. از دیگر ویژگی های بارز این دسته از الیاف می توان به وزن کم و مقاومت بالا در برابر حرارت اشاره کرد.
لمینیت FRP

لمینیت و صفحات FRP ورقه های نازکی هستند که ضخامت آن ها در حدود چند میلی متر است. این دسته از کامپوزیت های FRP دارای مقاومت بالایی هستند که هم به صورت دو جهته و تک جهته عمل می کنند. بارز ترین و مهم ترین کاربرد لمینت FRP  در مقاوم سازی و افزایش مقاومت و ظرفیت باربری در ساختمان ها و سازه های بتنی خصوصا بتنی پیش تنیده و بتنی پیش ساخته و مقاوم سازی لوله ها، مخازن و کالورت ها  می باشد.

جنس لمینیت های FRP  بسته به نوع کاربرد آن می تواند به صورت صفحات کربن، شیشه و آرامید باشد که نوع کربنی آن به دلیل مقاومت کششی زیاد آن دارای کاربرد بیشتری است. لمینیت های FRP به وسیله ی رزین اپوکسی به سطوح مورد نظر چسبیده می شوند.
میلگرد های FRP

یکی از مهم ترین مشکلات به کارگیری میلگردهای فولادی در ساختمان های بتنی خوردگی این میلگرد ها می باشند. از آن جایی که بتن مقاومت کششی بسیار ضعیفی دارد و فولاد ها وظیفه تحمل و مقاومت در برابر نیروهای کششی اعضا را دارند، در صورت خوردگی میلگردها مقاومت کششی اعضا و المان های بتنی تقریبا از بین می رود و با کوچک ترین نیروی کششی  و یا لنگر خمشی مقطع دچار ترک خوردگی و در نهایت گسیختگی می شود.

یکی دیگر از محصولات کامپوزیت FRP میلگردهای FRP  می باشند که در مقایسه با میلگردهای فولادی معمولی دارای مقاومت کششی بالاتر، مدول الاستیسیته و هم چنین قیمت کمتری هستند. منحنی تنش-کرنش این دسته از کامپوزیت های FRP خطی بوده و شکست آن ها ترد خواهد بود. یکی از نقاط ضعف میلگردهای FRP کارخانه ای بودن قطع و خم آن ها است که باعث سختی کار در کارگاه می شود.

میلگرد های FRP  مشابه سایر محصولات کامپوزیت FRP  برحسب نوع ماده تشکیل دهنده به سه دسته زیر تقسیم بندی می شوند:

    میلگرد FRP کربن
    میلگرد FRP شیشه
    میلگرد FRP آرامید

علاوه بر مقاوم سازی ساختمان های موجود از میلگرد های FRP برای ساختن ساختمان های جدید هم می توان استفاده کرد. این مصالح با خواصی که دارند باعث کاهش قطر و تراکم میلگرد در مقاطع می شوند. هدایت الکتریکی در سازه می تواند یک خطر به حساب آید. قابلیت رسانایی الکتریکی در مصالح فلزی مسئله خطرناکی بوده و می تواند باعث آسیب شود. در مقابل مصالح فلزی، مواد کامپوزیت FRP  از لحاظ الکتریکی غیرهادی هستند که این امر آن ها را به گزینه مناسبی برای سازه های در معرض میدان الکتریکی می سازد.
مقاوم سازی دال بتنی مسلح شده با میلگرد شیشه FRP- مقاوم سازی ساختمان
اجرای دال بتنی مسلح شده با میلگرد FRP
اسپایک و انکر FRP

تحقیقات زیادی نشان می دهد که مقاوم سازی اعضای بتنی با استفاده از ورق ها و تسمه های الیاف شیشه و یا کربن به صورت دورپیچ خارجی بر روی سطح بتن برای بهبود درظرفیت برشی، خمشی، پیچشی عضو بتنی مناسب است. این مقاله ها نشان می دهد که که عضو مقاوم شده با FRP در مقایسه با عضو بدون تقویت، ظرفیت باربری بسیار بیشتری دارد. با این حال، به علت بالا بودن برش سطح و تنش در سطح مشترک بتن و الیاف FRP، حالت های مختلف خرابی ناشی از جدایش مانند جدایش انتهای ورق، جدایی پوشش بتن، در پروژه های بهسازی و مقاوم سازی ساختمان های بتنی گزارش شده است.

با استفاده از مواد پلیمری FRP می توان مقاومت خمشی، برشی و محوری المان های مختلفی مثل تیر ها، ستون ها و دال ها را تقویت و بهسازی نمود. مقدار این تقویت به پارامتر جدایش از سطح که در کرنش های پایین تری از حد نهایی کرنش الیاف اتفاق می افتد، بستگی دارد. جدایش از سطح نشان می دهد که آماده سازی سطح یک عامل بسیار مهم بوده که بر روی حالت خرابی و استحکام کلی FRP تاثیر می گذارد. این نوع از شکست بیشتر به علت درگیری در بستر رخ می دهد.

روش های مختلفی برای به تاخیر انداختن جدایش از سطح FRP ها مورد ارزیابی قرار گرفته است که نشان داده استفاده از انکراژ های یک طرفه و دو طرفه به دلیل انتقال برش به الیاف باعث می شود عملکرد سطوح و FRP ها بهبود یابد و پیوند میان آن ها مستحکم تر شود. رفتار لغزشی صفحات FRP  به طور قابل ملاحضه ای تحت تاثیر شکل و تعداد انکر های FRP می باشد. تحقیقات و آزمایش های مختلفی نشان داده است که انکر های با راستای طولی، باعث ایجاد حداکثر کرنش بیشتری را نسبت به انکر ها در راستا عرضی می شود.

انکر ها انواع مخلفی دارند که از میان آن ها انکر های کربن و انکر های شیشه کاربرد بیشتری نسبت به سایر انکر ها دارد.
اجرای مقاوم سازی ساختمان با اسپیاک و انکر FRP- مقاوم سازی ساختمان

مقاوم سازی با اسپایک و انکر FRP

روش نصب انکر

طراحی و محاسبات مربوط به استفاده از انکرها به وسیله های مهندسین و با توجه به آیین نامه ها صورت می گیرد. برای اجرا انکر ها ابتدا در محل های مورد نظر سوراخ هایی با قطری حدودا برابر با قطر انکر ایجاد می کنند و این سوراخ ها را عموما به وسیله باد تمیز می کنند تا سطح آن عاری از هرگونه مواد و گرد خاک باشد. سپس با استفاده از رزین یا انواع دیگر چسب ها اتصال انکرها به ورق های FRP و سطوح مورد نظر صورت می گیرد.

ویژگی های Spike و انکر کربن:

    وزن سبک
    مقاوم در برابر نیروی الکتریسیته
    دوره بهره برداری طولانی مدت
    نصب و اجرای آسان
    مقاومت مکانیکی و شیمیایی بالا
    مقاومت مناسب در دمای بالا و پایین
    دارای ویژگی خود عمل آوری
    دوام عالی
    و…

مقاوم سازی با استفاده از میراگر (دمپر)

یکی از خصوصیات ذاتی که در همه ی مصالح وجود دارد میرایی است. میرایی هر ماده به جنس آن بستگی دارد و مواد مختلف تشکیل دهنده ی ماده میرایی های مختلفی دارند.

میراگرها یا دمپرها یک سیستم مهاربندی یا باربر جانبی است که عموما در ساختمان ها و پل ها از آن استفاده می گردد. میراگر ها نقشی در تحمل بارهای ثقلی نداشته و تنها زمانی که ارتعاش ناشی از زلزله به ساختمان وارد شود عمل می کنند. مقاوم سازی ساختمان با استفاده از میراگرها از روش های نوین مقاوم سازی محسوب می شود که استفاده از آن باعث می شود در هنگام بروز زمین لرزه، نیروی زلزله ای که به ساختمان وارد می شود بسیار کم تر از مقدار واقعی نیروی زلزله باشد در واقع میراگرها انرژی وارده از طرف زلزله را تلف می کنند.

با استفاده از میراگر ها قادر خواهیم بود تا بخش اعظمی از نیروی زلزله که به ساختمان وارد می شود را مستهلک کنیم. ازمزایای استفاده از میراگرها می توانیم به موارد زیر اشاره کنیم:

    کاهش تغییر مکان جانبی ساختمان
    کاهش دریفت سازه
    کاهش خسارت در اجزای سازه ای و غیر سازه ای ساختمان
    استفاده از مقاطع سبک تر به دلیل کاهش نیروی وارده ناشی از زلزله به آن ها و در نتیجه هزینه کم تر
    کاهش وزن ساختمان

میراگر ها دارای انواع مختلفی بوده که می توان از جمله ی آن ها به موارد زیر اشاره کرد:

    میراگر جرمی
    میراگر سیال ویسکوز
    میراگر اصطکاکی
    میراگر فلزی
    میراگر آلیاژی

مقاوم سازی با استفاده از جداساز های لرزه ای

یکی دیگر از روش های نوین مقاوم سازی و بهسازی لرزه ای ساختمان ها استفاده از جداگرهای لرزه ای می باشد. با استفاده از جداساز های لرزه ای از انتقال ارتعاش زمین که ناشی از وقوع زمین لرزه است به سازه جلوگیری می شود که در نتیجه ی این اقدام جا به جایی جانبی و دریفت سازه بسیار کمتر از حالتی است که از جداساز های لرزه ای استفاده نمی شود.

جداساز های لرزه ای انواع مختلفی دارند که از میان آن ها می توان به موارد زیر که پرکاربرد تر هستند اشاره کرد:

    جداساز های لغزشی
    جداساز های الاستومریک
    جداسازهای لاستیکی

روش‌های سنتی استفاده شده به عنوان تکنیک‌های تقویت ساختمان در برابر زلزله و بارهای ثقلی مرده و زنده، نظیر انواع مختلف پوشش‌های مسلح (نظیر ژاکت فولادی و ژاکت بتنی)، شاتکریت، کابل‌های پس تنیدگی قرار گرفته در خارج از سازه و استفاده از صفحات و ورق‌های فولادی مقید شده به سازه، معمولاً نیاز به فضای زیادی دارند و اغلب در برابر شرایط محیطی آسیب‌پذیر نیز می‌باشند.

شرکت های مقاوم سازی بین المللی مانند (strongtie و structuraltechnologies) با استفاده از مصالح جدید همچون الیاف FRP پروژه های موفقی را انجام داده اند که منجر به ترغیب سایر شرکت ها به استفاده از این مصالح گردیده است.
مقاوم سازی ساختمان بتنی با ژاکت فولادی - مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی ساختمان با ژاکت فولادی

        مقاوم سازی و تقویت سازه ها جهت برآورده ساختن ضوابط موجود در آیین نامه های بارگذاری و زلزله کنونی که ساختمان موجود، مقاومت کافی در برابر نیروهای وارده ثقلی و زلزله را ندارد. یکی از مهمترین کارهامطالعات مورد نیاز در این زمینه، علل الخصوص برآورد و تخمین آسیب پذیری سازه ها و ارائه راهکار برای مقاوم سازی ساختمان ها در برابر زلزله می‌باشد

         مقاوم‌سازی ساختمان‌هایی که قرار است تغییر کاربری بدهند. در این حالت با توجه به اینکه بارهای زنده، ضریب اهمیت ساختمان و همچنین سطح عملکرد ساختمان تغییر پیدا می‌کند، نیاز به طراحی مجدد سازه و تعیین سطح عملکرد آن توسط شرکت مقاوم‌سازی می‌باشد
          مقاوم‌سازی ساختمان‌ها توسط شرکت مقاوم‌سازی که طبقات سازه‌ای آن قرار است افزایش پیدا کند.
         مقاوم‌سازی ساختمان‌هایی که اعضای سازه‌ای آن شبیه تیرها ستون‌ها و سقف‌ها دچار خوردگی و پوسیدگی شده باشند. با روش‌های مقاوم‌سازی ارائه شده  می توان انواع ساختمان های با این ضعف ها را تقویت کرد.
         مقاوم‌سازی ساختمان‌هایی که در اثر ضعف سازه‌ای، ترک‌هایی در سازه‌های بتنی و یا ترک‌ها و اعوجاج و لهیدگی در المان‌ها و جوش سازه‌های فولادی مشاهده می‌گردد.
         مقاوم‌سازی ساختمان‌های خسارت‌دیده پس از وقوع زلزله. در این حالت نیز هدف بازسازی سازه آسیب‌دیده و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها در برابر زلزله‌های آتی می‌باشد.

        مقاوم سازی ساختمان هایی که در حین ساخت خطاهای اجرایی باعث بروز ضعف سازه ای در آنها شده است، نظیر کیفیت و اجرای نامناسب بتن ریزی، عدم کارگذاری دقیق میلگرد در اجزای سازه ای در ساختمان‌های بتنی، مقاومت پایین بتن و استفاده از مصالح نامرغوب در سازه های بتن آرمه و عدم جوشکاری نامناسب و غیر قابل قبول در سازه های فولادی.

         مقاوم سازی در ساختمان هایی که در مرحله طراحی به دقت محاسبات سازه ای بر روی آنها صورت نگرفته است.  استفاده از آئین نامه های مختلف و روشهای اجزاء محدود، توانایی برطرف نمودن ضعف های سازه ای و ارائه راهکار برای مقاوم سازی ساختمان ها در برابر زلزله و تقویت سازه های بتنی و فولادی صنایع مختلف را دارد.

     مقاوم سازی ساختمان ها و تقویت سازه های مختلف، توسط روش های سنتی و روش های نوین مقاوم سازی می‌تواند صورت گیرد.

 در صنایع زیر راهکارهای مختلفی جهت آسیب شناسی و برطرف نمودن ضعف های سازه انواع سازه ها ارائه می‌دهد:

    ارائه راهکارهای مختلف بهسازی لرزه ای ساختمان های مسکونی و بهسازی لرزه ای سازه های
    مقاوم سازی سازه های مسکونی، اداری و تجاری شامل ترمیم، تقویت و مقاوم سازی سازه های بتنی، سازه های فولادی و نیز مقاوم سازی سازه های بتن پیش ساخته
    مقاوم سازی ساختمان های بلند مرتبه
    مقاوم سازی ساختمان پارکینگ‌ها
    مقاوم سازی ساختمان بناهای تاریخی با FRP در برابر زلزله
    تقویت سازه های استادیوم‌ ها
    مقاوم سازی ساختمان بیمارستان ‌ها در برابر زلزله با توجه به اهمیت بالای این سازه ها پس از وقوع زلزله
    مقاوم سازی ساختمان های مدارس در برابر زلزله
    مقاوم سازی با نیلینگ و میکروپایل (تثبیت خاک)
    تقویت سازه ای ساختمان های نیروگاه ها
    مقاوم سازی و تقویت ساختمان ها و سازه های صنایع سیمان
    مقاوم سازی سازه های موجود در کارخانجات تولید و فرآوری مواد شیمیایی  
    تقویت سازه ای ساختمان های کارخانه های فولاد  
    مقاوم سازی ساختمان های کارخانه های مواد غذایی و آشامینی            
    مقاوم سازی ساختمان های کارخانه‌های مختلف تولیدی         
    تقویت سازه های مجتمع‌های کاغذ سازی و تولید خمیر کاغذ
    مقاوم سازی ساختمان های پالایشگاه‌ها و پتروشیمی
    مقاوم سازی ساختمان های موجود در صنعت نفت و گاز و پتروشیمی
    ترمیم، تقویت و مقاوم سازی خطوط انتقال نفت و گاز           
    مقاوم سازی ساختمان سازه های ساحلی و سازه های بنادر
    مقاوم سازی ساختمان ها و سازه‌های دریائی
    مقاوم سازی سازه های فرا ساحلی          
    تقویت سازه های و  ساختمان اسکله‌ها، لنگرگاه، بهسازی پایه های پل‌ها و بارانداز بنادر          
    تقویت ساختمان تاسیسات دریایی و اسکله‌ها
    مقاوم سازی ساختمان در صنعت حمل و نقل نظیر مقاوم سازی تونل، مقاوم سازی عرشه، کوله و پایه پلها، مقاوم سازی پل های راه آهن
    تقویت ساختمان های فرودگاه ها نظیر برج های مراقبت و مقاوم سازی در برابر زلزله ساختمان های مترو
    مقاوم سازی ساختمان های موجود در کارخانجات سیمان       
    مقاوم سازی ساختمانهای صنعت آب و فاضلاب
    حفاظت سازه ها و ساختمان های مختلف در مقابل انفجار
    مقاوم سازی ساختمان های صنایع دفاعی و نظامی
    تقویت ساختمان های معادن
    مقاوم سازی ساختمان های تاسیسات شهری Utilities شامل ترمیم و تقویت سازه های تاسیسات گاز، بهسازی لرزه ای تاسیسات برق شهری و برون شهری، مقاوم سازی بناهای تاسیسات آبی، بهسازی، ترمیم و بازسازی تاسیسات فاضلاب، مقاوم سازی ساختمانهای تاسیسات مخابراتی و ارتباطی در برابر زلزله

پیدا کردن راه حلی مناسب به منظور ارتقاء مقاومت و تقویت باربری سازه‌ها و ساختمان‌ها در برابر زلزله و سایر نیروها، همیشه یکی از مهمترین مسائل و مشکلات طراحان و محاسبان سازه ها، پیمانکاران، مجریان ساختمان ها و نیز شرکت های مقاوم سازی بوده است. نیاز گسترده و روز افزون جامعه به ساختمان و مسکن و ضرورت استفاده از روش ها و مصالح جدید به منظور افزایش سرعت ساخت، سبک سازی، افزایش عمر مفید و نیز مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله را بیش از پیش مطرح کرده است، این امر سبب شده است که تعداد زیادی شرکت مقاوم سازی امروزه در امر بهسازی لرزه ای سازه ها و تقویت سازه ها در برابر زلزله فعالیت ‌کنند. از طرفی حرکت استمراری علم در عرصه مهندسی سازه مهندسی زلزله موجب شده است تا برای بهسازی و مقاوم سازی در سالهای اخیر از روشهای نوین و مصالح جدیدی بهره گرفته شود که تا کنون پیشینیه چندانی در صنعت ساختمان سازی نداشته اند. در میان این فناوری ها، FRP (مصالح کامپوزیتی پلیمری تقویت شده با الیاف) از جایگاه ویژه ای برخوردار است تا آنجا که به نظر برخی از متخصصان،  محصولات FRP را باید مصالح هزاره سوم نامید که در جدیدی را در پیش روی مهندسان سازه و ساختمان و نیز شرکت های مقاوم سازی گشوده است، به گونه‌ای که امروزه سازه‌ های متعددی در سراسر دنیا توسط مهندسین شرکت مقاوم سازی، با FRP ها مقاوم سازی می‌گردند. از این رو استفاده از مصالح FRP جهت مقاوم سازی و تقویت سازه های بتن‌ آرمه و حتی سایر سازه ها و اعضای بتنی و فولادی به عنوان یک فن¬آوری نوین در مهندسی زلزله و سازه مورد توجه قرار گرفته است. کنترل کیفی ساخت، مقاومت مکانیکی و مقاومت شیمیایی بالا در برابر اثرات محیط از جمله مزایای FRP ها محسوب می‌گردد.

 به عنوان پیشرو در زمینه ارائه راهکاری نوین مقاوم سازی سازه های ساختمانی و صنعتی با تکیه بر سابقه درخشان در زمینه اجرای پروژه های مقاوم سازی با استفاده از تکنولوژی ها و روش های بهسازی روز دنیا و با استفاده از کادر مجرب مهندسی و اجرایی در زمینه ارائه مشاوره فنی و اجرای راهکارهای مقاوم سازی در پروژه های مهندسی کوچک و بزرگ آماده ارائه خدمات مشاوره ای و اجرایی می باشد.

 

مقاوم سازی ساختمان های آسیب دیده در زلزله

با توجه به قرار گرفتن ایران بر روی کمربند لرزه ای جهان و وقوع تعداد زیاد زمین لرزه های کوچک و بزرگ در سرتاسر کشور، مقاوم سازی ساختمان های آسیب دیده در زلزله به جهت حفظ سرمایه ملی از مسائل بسیار مهم و ضروری می باشد. در بسیاری از موارد مقاوم سازی ساختمان های آسیب دیده در زلزله از لحاظ اقتصادی و زمانی به صرفه تر از تخریب و نوسازی آن ها بوده و لذا مبحث مقاوم سازی ساختمان های آسیب دیده در زلزله از اهمیت ویژه ای برخوردار می شود.
انواع آسیب های زلزله

با توجه به این که سیستم سازه ای ساختمان از چه نوعی باشد زلزله می تواند آسیب های مختلفی در سازه ایجاد کند.
انواع ساختمان های رایج در ایران عبارتند از:

    ساختمان های فولادی
    ساختمان های بتنی
    ساختمان های بنایی مسلح، نیمه مسلح و غیر مسلح

آسیب های رایج در ساختمان های فولادی

    کمانش خارج ار صفحه مهاربندها
    ایجاد طبقه نرم
    گسیختگی اتصالات
    عملکرد ضعیف بست ستون ها
    جوشکاری های نامناسب
    رعایت نشدن ضابطه تیر ضعیف – ستون قوی

در طراحی اعضای خمشی چنانچه مشخصات ابعادی نیمرخ به گونه‌ای باشد که نسبت عرض به ضخامت اجزای آن از موارد مطرح شده در آیین‌نامه‌های طراحی کمتر باشد و شرایط فشردگی را برآورده ننماید، بال یا جان مقطع دچار ناپایداری موضعی شده، کمانش می‌کند و عضو قابلیت باربری خود را از دست می‌دهد. همچنین در صورتی که طول تیر در فاصله بین دو تکیه‌گاه جانبی از حد معینی تجاوز کند یا به عبارتی دیگر فاقد تکیه‌گاه جانبی در فواصل مناسب باشد، قبل از این‌که تنش‌های خمشی حداکثر در تیر به حد تسلیم برسند بال فشاری تیر ناپایدار شده و تخریب می‌گردد. چنین تخریبی که به صورت ناگهانی در اثر افزایش تنش فشاری در بال به واسطه خمش تیر از یک طرف و خمش جانبی تیر به واسطه نگهداری نشدن آن به طور جانبی و نیز چرخش تیر به صورت ترکیبی از پیچش خالص و اعوجاج بوجود می‌آید به پدیده کمانش پیچشی- جانبی تیر موسوم است.

یکی از مهم ترین آسیب های راجی در ساختمان های فولادی گسیختگی اتصالات است که معمولا باعث تخریب و فرو ریزش کل ساختمان می شود و در صورت عدم دقت کافی در طراحی و اجرا آسیب های جبران ناپذیری را به همراه خواهد داشت.
گسیختگی اتصالات ساختمان فولادی در زلزله - مقاوم سازی ساختمان
ضعف در اتصالات ساختمان فولادی تحت اثر زلزله

از جمله روش‌های متداول مقاوم سازی تیر فولادی که در دهه‌ های گذشته بیشتر مورد استفاده قرار می‌گرفته است می‌توان به اتصال ورق‌های فولادی اضافی با پیچ یا جوش به مقطع مورد نظر اشاره نمود. روش تقویت اشاره شده با توجه به سنگینی صفحات و انعطاف‌پذیر نبودن آن‌ها مشکلاتی را به همراه دارد. همچنین اتصال ورق‌های اضافی با جوش نیز منجر به افزودن تنش پسماند به عضو می‌شود که البته مطلوب به نظر نمی‌رسد.

معایب کاربرد روش تقویت فوق مهندسین را بر آن داشته است تا به دنبال یافتن راهکارهایی جدید برآیند به گونه‌ای که علاوه بر جبران ضعف عضو فولادی، از سایر جنبه‌های دیگر نظیر وزن، مقاومت، راحتی کاربرد و طول عمر برتری قابل قبولی نسب به روش تقویت اشاره شده داشته باشند. در این راستا، پیشرفت علم و فناوری و نیز دستیابی به تکنولوژی ساخت مصالح نوین مهندسین را در تحقق این امر یاری رسانده است. روش مقاوم‌سازی با کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده یا الیاف FRP یکی از این نوع روش‌های تقویت و مقاوم‌سازی می‌باشد که به عنوان روشی نوین و البته کارآمد در سال‌های اخیر مطرح شده است.

بیشتر بدانید:

    معرفی کامپوزیت های FRP
    مقاوم سازی سازه های فولادی تخریب شده در زلزله

آسیب های رایج در ساختمان های بتنی

    ایجاد ترک‌ها
    از بین رفتن پوشش بتن
    کمانش آرماتورهای اصلی
    خستگی در اعضا
    ایجاد تنش‌های پسماند
    تغییر شکل اعضا تحت اثر نیروی وارده
    تخریب کلی اعضا

ریزش ساختمان بتنی تحت اثر زلزله - مقاوم سازی ساختمان
تخریب کلی ساختمان بتنی تحت زلزله

برای مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی روش‌های زیادی وجود دارد که موردی به آن ها اشاره می کنیم:

     مقاوم‌سازی با FRP
    مقاوم‌سازی سازه‌ها  با اضافه نمودن دیوار برشی و یا مقاوم‌سازی سازه‌ها و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با اضافه نمودن بادبند فلزی
    مقاوم‌سازی سازه‌ها و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با استفاده از ژاکت‌های فلزی و بتنی
    مقاوم‌سازی سازه‌ها و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با استفاده از بادبندهای کمانش تاب
    مقاوم‌سازی سازه‌ها و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با استفاده از جداگرهای لرزه‌ای

بیشتر بدانید:

    مقاوم سازی سازه های بتنی تخریب شده در زلزله
    مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت فولادی
    مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت بتنی

آسیب های رایج در ساختمان های بنایی

    اﯾﺠﺎد ﺗﺮک و ﺟﺪا ﺷﺪن دیوارها از ﯾﮑﺪﯾﮕﺮ
    فروریختن ﺧﺎرج از ﺻﻔﺤﻪ دﯾﻮارﻫﺎ
    اﯾﺠﺎد ترک‌های ﻣﻮرب ﮐﺸﺸﯽ در ﮐﻨﺎر بازشوها
    ﻓﺮورﯾﺨﺘﻦ دﯾﻮارﻫﺎی ﺑﺎرﺑﺮ و سقف‌ها
    از ﺑﯿﻦ رﻓﺘﻦ اﻧﺴﺠﺎم ﺳﻘﻒ و فروریزش آﺟﺮﻫﺎی ﻃﺎق ﺿﺮﺑﯽ
    ﺧﺴﺎرت در ﮔﻮﺷﻪ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن و فروریختگی ﺟﺰﺋﯽ

مقاوم سازی ساختمان بنایی در برابر زلزله
ترک برداشتن دیوار در ساختمان بنایی تحت اثر زلزله

مقاوم سازی سازه های بنایی به روش های مختلفی قابل انجام است که از جمله روش های متداول آن می توان به یکپارچه سازی سقف، استفاده از الیاف FRP، استفاده از روکش بتنی و… اشاره کرد.

مقاوم سازی ساختمان های آسیب دیده در زلزله

با توجه به قرار گرفتن ایران بر روی کمربند لرزه ای جهان و وقوع تعداد زیاد زمین لرزه های کوچک و بزرگ در سرتاسر کشور، مقاوم سازی ساختمان های آسیب دیده در زلزله به جهت حفظ سرمایه ملی از مسائل بسیار مهم و ضروری می باشد. در بسیاری از موارد مقاوم سازی ساختمان های آسیب دیده در زلزله از لحاظ اقتصادی و زمانی به صرفه تر از تخریب و نوسازی آن ها بوده و لذا مبحث مقاوم سازی ساختمان های آسیب دیده در زلزله از اهمیت ویژه ای برخوردار می شود.
انواع آسیب های زلزله

با توجه به این که سیستم سازه ای ساختمان از چه نوعی باشد زلزله می تواند آسیب های مختلفی در سازه ایجاد کند.
انواع ساختمان های رایج در ایران عبارتند از:

    ساختمان های فولادی
    ساختمان های بتنی
    ساختمان های بنایی مسلح، نیمه مسلح و غیر مسلح

آسیب های رایج در ساختمان های فولادی

    کمانش خارج ار صفحه مهاربندها
    ایجاد طبقه نرم
    گسیختگی اتصالات
    عملکرد ضعیف بست ستون ها
    جوشکاری های نامناسب
    رعایت نشدن ضابطه تیر ضعیف – ستون قوی

در طراحی اعضای خمشی چنانچه مشخصات ابعادی نیمرخ به گونه‌ای باشد که نسبت عرض به ضخامت اجزای آن از موارد مطرح شده در آیین‌نامه‌های طراحی کمتر باشد و شرایط فشردگی را برآورده ننماید، بال یا جان مقطع دچار ناپایداری موضعی شده، کمانش می‌کند و عضو قابلیت باربری خود را از دست می‌دهد. همچنین در صورتی که طول تیر در فاصله بین دو تکیه‌گاه جانبی از حد معینی تجاوز کند یا به عبارتی دیگر فاقد تکیه‌گاه جانبی در فواصل مناسب باشد، قبل از این‌که تنش‌های خمشی حداکثر در تیر به حد تسلیم برسند بال فشاری تیر ناپایدار شده و تخریب می‌گردد. چنین تخریبی که به صورت ناگهانی در اثر افزایش تنش فشاری در بال به واسطه خمش تیر از یک طرف و خمش جانبی تیر به واسطه نگهداری نشدن آن به طور جانبی و نیز چرخش تیر به صورت ترکیبی از پیچش خالص و اعوجاج بوجود می‌آید به پدیده کمانش پیچشی- جانبی تیر موسوم است.

یکی از مهم ترین آسیب های راجی در ساختمان های فولادی گسیختگی اتصالات است که معمولا باعث تخریب و فرو ریزش کل ساختمان می شود و در صورت عدم دقت کافی در طراحی و اجرا آسیب های جبران ناپذیری را به همراه خواهد داشت.
گسیختگی اتصالات ساختمان فولادی در زلزله - مقاوم سازی ساختمان
ضعف در اتصالات ساختمان فولادی تحت اثر زلزله

از جمله روش‌های متداول مقاوم سازی تیر فولادی که در دهه‌ های گذشته بیشتر مورد استفاده قرار می‌گرفته است می‌توان به اتصال ورق‌های فولادی اضافی با پیچ یا جوش به مقطع مورد نظر اشاره نمود. روش تقویت اشاره شده با توجه به سنگینی صفحات و انعطاف‌پذیر نبودن آن‌ها مشکلاتی را به همراه دارد. همچنین اتصال ورق‌های اضافی با جوش نیز منجر به افزودن تنش پسماند به عضو می‌شود که البته مطلوب به نظر نمی‌رسد.

معایب کاربرد روش تقویت فوق مهندسین را بر آن داشته است تا به دنبال یافتن راهکارهایی جدید برآیند به گونه‌ای که علاوه بر جبران ضعف عضو فولادی، از سایر جنبه‌های دیگر نظیر وزن، مقاومت، راحتی کاربرد و طول عمر برتری قابل قبولی نسب به روش تقویت اشاره شده داشته باشند. در این راستا، پیشرفت علم و فناوری و نیز دستیابی به تکنولوژی ساخت مصالح نوین مهندسین را در تحقق این امر یاری رسانده است. روش مقاوم‌سازی با کامپوزیت‌های پلیمری تقویت‌شده یا الیاف FRP یکی از این نوع روش‌های تقویت و مقاوم‌سازی می‌باشد که به عنوان روشی نوین و البته کارآمد در سال‌های اخیر مطرح شده است.

بیشتر بدانید:

    معرفی کامپوزیت های FRP
    مقاوم سازی سازه های فولادی تخریب شده در زلزله

آسیب های رایج در ساختمان های بتنی

    ایجاد ترک‌ها
    از بین رفتن پوشش بتن
    کمانش آرماتورهای اصلی
    خستگی در اعضا
    ایجاد تنش‌های پسماند
    تغییر شکل اعضا تحت اثر نیروی وارده
    تخریب کلی اعضا

ریزش ساختمان بتنی تحت اثر زلزله - مقاوم سازی ساختمان
تخریب کلی ساختمان بتنی تحت زلزله

برای مقاوم‌سازی سازه‌های بتنی روش‌های زیادی وجود دارد که موردی به آن ها اشاره می کنیم:

     مقاوم‌سازی با FRP
    مقاوم‌سازی سازه‌ها  با اضافه نمودن دیوار برشی و یا مقاوم‌سازی سازه‌ها و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با اضافه نمودن بادبند فلزی
    مقاوم‌سازی سازه‌ها و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با استفاده از ژاکت‌های فلزی و بتنی
    مقاوم‌سازی سازه‌ها و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با استفاده از بادبندهای کمانش تاب
    مقاوم‌سازی سازه‌ها و مقاوم‌سازی ساختمان‌ها با استفاده از جداگرهای لرزه‌ای

بیشتر بدانید:

    مقاوم سازی سازه های بتنی تخریب شده در زلزله
    مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت فولادی
    مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت بتنی

آسیب های رایج در ساختمان های بنایی

    اﯾﺠﺎد ﺗﺮک و ﺟﺪا ﺷﺪن دیوارها از ﯾﮑﺪﯾﮕﺮ
    فروریختن ﺧﺎرج از ﺻﻔﺤﻪ دﯾﻮارﻫﺎ
    اﯾﺠﺎد ترک‌های ﻣﻮرب ﮐﺸﺸﯽ در ﮐﻨﺎر بازشوها
    ﻓﺮورﯾﺨﺘﻦ دﯾﻮارﻫﺎی ﺑﺎرﺑﺮ و سقف‌ها
    از ﺑﯿﻦ رﻓﺘﻦ اﻧﺴﺠﺎم ﺳﻘﻒ و فروریزش آﺟﺮﻫﺎی ﻃﺎق ﺿﺮﺑﯽ
    ﺧﺴﺎرت در ﮔﻮﺷﻪ ﺳﺎﺧﺘﻤﺎن و فروریختگی ﺟﺰﺋﯽ

مقاوم سازی ساختمان بنایی در برابر زلزله
ترک برداشتن دیوار در ساختمان بنایی تحت اثر زلزله

مقاوم سازی سازه های بنایی به روش های مختلفی قابل انجام است که از جمله روش های متداول آن می توان به یکپارچه سازی سقف، استفاده از الیاف FRP، استفاده از روکش بتنی و… اشاره کرد.

 

مقاوم سازی اجزای غیر سازه ای و تاسیسات

اجزای غیر سازه‌ای شامل کلیه اجزاء و محتویات داخل ساختمان به‌جز قسمت‌های سازه ای یعنی تیرها، ستون‌ها، کف‌ها و غیره هستند. اجزای غیر سازه‌ای معمول در ساختمان‌ها مواردی چون: سقف‌‌های کاذب، پنجره‌ها، لوازم اداری، رایانه‌ها، قفسه‌ها، کشوها و اشیای داخل آن‌ها، تجهیزات حرارتی، برودتی و تهویه، تجهیزات الکتریکی، مبلمان، چراغ‌ها و لوسترها هستند. معمولاً اجزای غیر سازهای توسط مهندسان سازه تحلیل نمی‌شوند، بلکه مهندسان معمار، مکانیک، برق و یا طراحان داخلی نوع و مشخصات آن‌ها را تعیین می‌کنند؛ یا بدون دخالت طراح حرفه‌ای، توسط مالکان یا مستأجران پس از ساخت ساختمان، خریداری و نصب می‌شوند.

با توجه به عملکرد سازه‌ها در حین زلزله در چند دهه اخیر مشاهده‌ شده است که عملکرد اجزای غیر سازه‌ای نقش مهمی در بهره‌ برداری سازه در بعد از زلزله دارند، به‌طور مثال در بیمارستانی که باید سطح خدمات‌رسانی بی‌وقفه را در زلزله فراهم کند نمی‌تواند دچار خرابی در سقف کاذب و یا فروریختن دیوارها غیر باربر باشد یا ممکن است در یک ساختمان مسکونی به دلیل عدم استفاده از وال پست، دیوار با ستون‌ها درگیر نباشند و در حین زلزله فروریزد و با توجه به غیر سازه‌ای بودن دیوارها باعث خسارت‌های سنگینی شوند. مالکان خانه می تواند با مقاوم سازی و تقویت اجزای غیر سازه ای در ساختمان، تلفات و خسارات ناشی از فروریختن اجزای غیرسازه ای را کاهش دهند.

 
تخریب ذیوار ها در اثر زلزله- مقاوم سازی اجزای غیر سازه ای
اثر زلزله بر اجزای غیر سازه ای

 
ویژگی‌های اجزای غیر سازه‌ای و تأثیر آن‌ها در رفتار لرزه‌ای ساختمان‌ها

    آسیب‌ پذیرتر بودن اجزای غیر سازه‌ای از خود سازه
    آسیب ‌رسان بودن حتی در صورت سالم ماندن سازه
    توان ایجاد تلفات انسانی قابل ‌توجه
    توان ایجاد آسیب‌های ثانویه جدی به سازه و محتویات آن
    توان کاستن از ظرفیت بهره‌ برداری سازه و یا حتی متوقف نمودن آن
    بی‌اعتبار ساختن تحلیل و طراحی لرزه‌ای
    سختی اولیه فراوان و مقاومت نهایی ناچیز
    ایجاد خرابی زودرس در سازه

بازرسی اجزای غیر سازه‌ای ساختمان:

ابتدا نیاز است، ساختمان را مورد بررسی و بازرسی قرارداد تا اجزای آسیب ‌پذیر در زلزله، مشخص شود. در این خصوص از کارشناسان متخصص نیز می‌توان استفاده کرد.

در هر عضو از سازه باید سه موضوع مورد توجه قرار گیرد:

    احتمال آسیب به نفرات در اثر خرابی عضو موردنظر در حین زلزله
    احتمال وارد شدن خسارت زیاد مالی در اثر خرابی اجزا غیر سازه‌ای حین زلزله
    احتمال اختلال وقفه در کار ساختمان در اثر خرابی اجزا غیر سازه‌ای حین زلزله

در مورد بیشتر از اجزاء نمی‌توان برای موارد یاد شده پاسخ فوری و صریحی یافت، زیرا گسیختگی اجزای غیر سازهای علاوه بر ایجاد خسارات مستقیم غالباً خسارات غیر مستقیم نیز به وجود می‌آورد. به‌عنوان‌ مثال، در صورت شکستگی لوله آبفشان اطفای حریق، خسارت وارده به خود لوله آبفشان زیاد نیست، اما خسارت غیر مستقیم آن بر نازک‌ کاری و نیز محتویات ساختمان زیاد خواهد  بود. در این مورد خسارت مالی مستقیم و غیر مستقیم احتمالی بسیار بیشتر از هزینه تعمیر سیستم آب فشان است.
انواع اجزای غیر سازه ای

اجزای غیر سازه‌ای معمول را می‌توان به سه دسته کلی تقسیم کرد:

    سیستم‌های تأسیساتی ساختمان(1- برقی و مخابراتی 2- مکانیکی)
    اجزای معماری ساختمان
    اثاثیه و مبلمان

اطلاعات موردنیاز برای بهسازی

    اطلاعات تاریخچه‌ای
    نقشه‌های اجراشده
    مشخصات دستگاه‌ها و تجهیزات
    مشخصات سازنده
    زمان ساخت

گزینه‌های مختلف اجرای بهسازی اجزای غیر سازه‌ای ساختمان

برای انجام بهسازی لرزه‌ای اجزای غیر سازه‌ای یک ساختمان گزینه‌های مختلفی است. یکی از گزینه‌ها آن است که فهرستی کامل از کلیه اجزای غیر سازهای که در بازرسی‌های انجام‌شده آسیب‌پذیر شناخته‌ شده‌اند تهیه و همه آن‌ها در قالب یک پروژه بهسازی شوند. گزینه دیگر آن است که به حداقل اکتفا شود و با هزینه‌ای محدود، مقاوم‌سازی لرزه‌ای فقط برای اجزای بحرانی‌تر انجام شود. همچنین می‌توان برای شدت‌های مختلف زلزله فهرست‌های متفاوتی از اجزای غیر سازهای نیازمند مقاوم‌سازی لرزهای تهیه و هزینه‌های مربوط به درجات حفاظت مختلف را مقایسه کرد. به‌وسیله نرم‌افزارهای رایانه‌ای می‌توان فرم فهرست اجزای غیر سازهای ارائه‌شده در این مقاله را برای برآورد هزینه،

اولویت‌بندی و مقایسه هزینه‌ها در شدت‌های مختلف زلزله مورد استفاده قرارداد. برای ایجاد تعادل مابین کامل بودن اقدامات و کیفیت آن‌ها از یک‌سو و هزینه‌های مربوط به آن از سوی دیگر، به‌راحتی نمی‌توان توصیه‌ای ارائه کرد. اما درمجموع بهتر است به‌جای در نظر گرفتن پروژه‌ای که کامل و درعین‌حال بسیار گران باشد، پروژه‌ای را مدنظر قرارداد که به مهم‌ترین موارد می‌پردازد. بنابراین، معمولاً روش دومرحله‌ای مناسب‌تر است؛ به‌این‌ترتیب که ابتدا فهرست مختصری از بحرانی‌ترین اجزای غیر سازهای تهیه کرد و به مقاوم سازی آن‌ها پرداخت. بعد از ارزیابی موفقیت مرحله اول، در مرحله دوم می‌توان اجزای غیر سازه‌ای دیگر را موردتوجه قرارداد. باید توجه کرد که انجام بهسازی لرزه‌ای اجزای غیر سازه ای ازآنچه که در ابتدای امر به نظر می‌آید، ساده‌تر است و مهم این است که اولین گام به نحو صحیح برداشته شود
روش‌های بهسازی اجزای غیر سازه‌ای

    تعمیر و یا تقویت خود جز
    تقویت و یا افزودن مهارها یا اتصالات جز به سازه
    جداسازی لرزه‌ای جز (در صورت لزوم و امکان)
    جایگزین نمودن جز غیرقابل بهسازی با جز مناسب

 
مقاوم سازی اجزای غیر سازه ای در ساختمان
مقاوم سازی دیوار با افزودن وال پست

آزمایش بتن-تست بتن

بتن عضو جدایی ناپذیر صنعت ساختمان می باشد و با توجه به استفاده های فراوان از آن انجام تست بتن و آزمایش بتن امری ضروری و حیاتی می باشد. نیاز به تست بتن و آزمایش بتن در محل سرویس دهی بتن چند سالی است که به شدت احساس می شود. تاکنون روش های متعددی  شامل روش های مخرب و غیر مخرب برای آزمایش بتن و تست بتن به منظور تعیین مقاومت بتن ابداع گردیده است. در انتخاب روش مناسب برای آزمایش بتن پارامترهای زیادی می تواند تاثیر گذار باشند که از بین آن ها می توان به دقت، هزینه و مدت زمان انجام تست بتن اشاره کرد. در ادامه به معرفی انواع روش های مخرب تست بتن مثل بیرون کشیدگی (Pull Out)، پاره شدگی (Pull off) و مغزه گیری و تست غیر مخرب بتن مثل چکش اشمیت و آزمایش التراسونیک می پردازیم.
ضرورت انجام آزمایش بتن

تا چند سال پیش رایج ترین آزمایشی که بر روی بتن انجام میگرفت، آزمایش تعیین مقاومت فشاری بتن بر روی نمونه های استاندارد استوانه ای و مکعبی شکل بتن بود. اما این نمونه های قالب گیری شده ممکن است در اثر عواملی مانند اختلاف در عمل آوری، نحوه انتخاب نمونه ها، تفاوت در نوع تراکم بتن و… معرف ویژگی ها و خصوصیات بتن استفاده شده در سازه نباشد. هم چنین امروزه به دلیل نیاز به شناخت رفتار ساختمان ها در برابر زلزله و گاها نیاز به تغییر کاربری یا افزایش طبقات یک ساختمان بتنی و یا الزام به مقاوم سازی ساختمان ها نیاز به ارزیابی و تعمیر و ترمیم بتن استفاده شده در ساختمان احساس می شود. به همین دلیل نیاز است تا آزمایش ها و تست بتن در محل بهره برداری ساختمان بتنی مورد نظر نیز انجام گیرد.
روش های تست و آزمایش بتن

روش های مختلفی برای ارزیابی و تست بتن مورد استفاده در سازه ها مورد استفاده قرار می گیرد که بر اساس مکانیزم حاکم بر این روش ها آن ها را به دو دسته بندی کلی روش های مخرب تست بتن (DT) و روش های غیر مخرب تست بتن (NDT) تقسیم بندی می کنند.

با انجام آزمایش های غیر مخرب بتن می توان اطلاعات مربوط به مقاومت عضو سازه ای و تغییرات در خواص مصالح نسبت به زمان را با انجام آزمایش بر روی عضو و بدون به جا گذاشتن اثرات خرابی در المان ها و اعضای بتنی به دست آورد. البته لازم به ذکر است که دسترسی به مقاومت فشاری اعضای بتنی نیاز به ایجاد تنش های تخریبی بر روی عضو بتنی است و بدون ایجاد این تنش ها به طور مستقیم نمی توان مقاومت فشاری بتن را به دست آورد. اساس کار تست های غیر مخرب بتن اندازه گیری پارامترهای دیگری می باشد که ارتباط این پارامترها با مقاومت فشاری توسط منحنی های کالیبراسیون صورت می گیرد.

در آزمایش های مخرب بتن با تخریب جزئی المان سازه به طوری که در روند سرویس دهی آن خللی وارد نشود می توان مقاومت بتن را مورد ارزیابی قرار داد. تمامی آزمایشاتی که در دسته مخرب قرار می گیرند با تخریب جزئی المان های بتنی همراه هستند در نتیجه در طرح و انجام این دسته از تست های بتن باید دقت کافی صورت گیرد تا بتوان با ترمیم قسمت های آسیب دیده مانع از تحت تاثیر قرار گرفتن کل سازه شد. انجام تست مخرب بتن از آن جایی که مستقیما ما را به پارامترهایی می رساند که با مقاومت بتن در ارتباط هستند دارای درجه اهمیت و اعتبار بیشتری نسبت به تست های غیر مخرب بتن است.
انواع روش های غیر مخرب تست و آزمایش
آزمایش چکش اشمیت

این آزمایش در حدود 70 سال پیش توسط یک مهندس سوییسی به نام آقای اشمیت ابداع شد و اساس آن هم بر نیروی برگشت جسم که بر سطح مورد نظر برخورد می کند استوار است.

چکش اشمیت دارای یک میله فولادی است که در تماس با سطح بتن قرار داده می شود. داخل چکش وزنه ای وجود دارد که با مقدار انرژی معین بر میله فولادی ضزبه میزند و پس از ضربه زدن، وزنه باز می شود و در همین حال شاخض متصل به وزنه مقدار برگشت را نشان می دهد. در واقع عدد برگشت همان فاصله برگشت وزنه است که نتایج بر حسب آن گزارش شده و توسط منحنی کالیبره به مقاومت فشاری بتن مرتبط می شود.

سطحی از نمونه که زیر میله چکش قرار می گیرد، باید کاملا صاف باشد و هم چنین مقدار سختی سطح بستگی به راستای قرار گیری چکش دارد. طبق پیشنهاد انجمن بین المللی مکانیک سنگ بهتر است که چکش در یکی از سه وضعیت قائم به سمت بالا، افقی و یا قائم به سمت پایین قرار گیرد.
ارزیابی مقاومت بتنی با آزمایش غیر مخرب چکش اشمیت- تست بتن
انجام آزمایش چکش اشمیت
 
آزمایش التراسونیک

آزمایش التراسونیک با نام سرعت امواج پالسی ماورای صوت نیز شناخته می شود و اساس آن بر مبنای تعیین سرعت عبور امواج پالسی ماورای صوت از میان اجسام قرار دارد. بر اساس نحوه قرار دادن مولد ها در این آزمایش به سه روش انتقال مستقیم، نیمه مستقیم و سطحی امکان پذیر است که مناسبترین وضعیت برای انتقال امواج به صورت انتقال مستقیم می باشد. در این وضعیت چون امواج از درون بتن عبور می کنند نسبت به حالت های دیگر دارای دقت بالاتری می باشد . بر اساس نتایج سرعت امواج التراسونیک و مقاومت فشاری نمونه های استاندارد، منحنی کالیبره تهیه می گردد.

سرعت نفوذ پالس در مواد مختلف متفاومت است. برای مثال سرعت نفوذ پالس در فولاد حدود دو برابر بتن است لذا بهتر است اندازه گیری سرعت پالس در محل های فاقد آرماتور صورت بگیرد.

درصد رطوبت تاثیر زیادی در تخمین مقاومت فشاری توسط انجام آزمایش التراسونیک دارد. بطوری که اگر کالیبراسیون بر روی نمونه های مکعبی مرطوب صورت گیرد مقاومت سازه کمتر از مقدار واقعی تخمین زده خواهد شد. تاثیر نوع سنگدانه نیز بر روی منحنی کالیبره در این روش نیز به نوبه خود بسیار حائز اهمیت می باشد.
ارزیابی مقاومت بتن با آژمایش غیر مخرب آلتراسونیک- تست بتن
آزمایش التراسونیک بتن

بیشتر بدانید:

    اسکن میلگرد در بتن
    آزمایش هافسل (پتانسیل خوردگی بتن)

 
انواع روش های مخرب تست بتن
آزمایش مغزه گیری یا کرگیری

در میان آزمایشات درجا آزمایش نیمه مخرب مغزه گیری به عنوان یکی از دقیق ترین روش ها مطرح بوده است و مطالعات گسترده ی انجام شده در این زمینه بهترین گواه بر اهمیت این روش می باشد. هرچند این روش در مقایسه با روشهای دیگر آزمایش در محل، جزء آزمایشات پرهزینه و کند محسوب می شود، اما قابلیت اطمینان آن، این معایب را توجیه می کند. مغزه گیری توسط مته الماسی انجام شده و نمونه های بریده شده استوانه ای مورد آزمایش قرار می گیرند. معمولا مقاومت مغزه ها کمتر از مقاومت نمونه های استاندارد است و این امر احتمالا در نتیجه عملیات حفاری و اختلاف شرایط کارگاهی با شرایط آزمایشگاهی بوجود می آید.

مغزه هایی که برای انجام آزمایش مقاومت فشاری مورد استفاده قرار می گیرند، ممکن است دارای قطرهای متفاوتی باشند . استاندارد ASTM قطرهای 100 و 150 میلیمتر را توصیه کرده اند. گرچه در بعضی کشور ها مانند سوئیس و آلمان مغزه های با قطر 75 و 50 میلیمتر هم مجاز دانسته شده اند. اما اکثر تحقیقات انجام شده نشان داده است که تاثیر قطر در مقاومت اندازه گیری شده بسیار ناچیز بوده و می توان از آن صرف نظر کرد.
نمونه گیری و کرگیری به جهت انجام آزمایش مخرب بتن- تست بتن
کرگیری از بتن اجرا شده
 
آزمایش بیرون کشیدگی Pull Out

مفهوم آزمایش بیرون کشیدگی در واقع بر مبنای اندازه گیری نیروی مورد نیاز برای بیرون کشیدن یک دیسک فولادی دایره ای به قطر 25 و ضخامت  8.5میلی متر قرار گرفته در بتن می باشد. این آزمایش شامل یک میله فولادی است که به یک دیسک فلزی متصل می باشد . این دیسک در عمق 5/2 سانتیمتری سطح بتن قرار داده می شود. در زمان آزمایش، میله از دیسک و بتن خارج می شود و یک پیچ فولادی سخت به جای آن جایگزین می شود. سپس جک هیدرولیکی دستی که دارای یک تکیه گاه حلقوی به قطر داخلی 55 میلیمتر می باشد بر روی سطح بتن قرار داده شده و آنگاه مهره زیر جک به پیچ فولادی متصل می شود و نیروی کششی را به آن اعمال می کند که در حدود60-10 کیلو نیوتن می باشد.

به طور تجربی ثابت شده است که نیروی بیرون کشیدگی با مقاومت فشاری بتن یک رابطه خطی دارد. مطالعات به عمل آمده نشان می دهد که این رابطه مستقل از نسبت آب به سیمان، نوع سیمان و شرایط عمل آوری می باشد و اثر اندازه سنگدانه نیز خیلی کم است.
ارزیابی عملکرد بتن با تست مخرب-تست بتن
انجام آزمایش بیرون کشیدگی در بتن
 
آزمایش پاره شدگی Pull Off

آزمایش پاره شدگی (Pull off) بر این اصل استوار است که مقدار نیروی کششی که لازم است بر دیسک فلزی (از جنس فولاد یا آلومینیوم) اعمال شود تا دیسک، همراه با لایه سطحی بتن جدا شود، با مقاومت بتن در ارتباط می باشد. گرچه این آزمایش نیاز به آماده کردن کردن سطح به منظور فراهم کردن پیوستگی کامل دارد، اما روشی آسان و سریع است. این آزمایش به دو طریق انجام می شود. در روش اول دیسک فلزی مستقیما به سطح بتن متصل می شود و در روش دوم ابتدا یک مغزه گیری نسبی (مغزه ای که از بتن جدا نشده است) انجام شده و سپس یک دیسک فلزی با چسب اپوکسی مخصوص بر سطح مغزه چسبانده می شود. مزیت این روش ایجاد گسیختگی در لایه های عمقی بتن است رابطه همبستگی مقاومت فشاری و نتایج آزمایش تحت تاثیر نوع سنگدانه ، ضخامت و جنس دیسک می باشد.
سایر آزمایش های بتن
آزمایش مقاومت فشاری بتن

نشان دهنده ی مقاومت بتن در برابر نیروی وزن است. هم چنین یکی از مهم ترین عوامل کنترل کیفی بتن نیز می باشد.

هر نمونه را داخل دستگاه پرس هیدرولیکی قرارداده، به گونه ای که دقیقا در مرکز صفحه ماشین جای گیرد. نمونه معکبی درون دستگاه قرار می گیرد و باید دقت گیرد که سطح نمونه و صفحات فلزی دستگاه کاملاً تمیز باشند.
دستگاه را تحت بارگذاری یکنواخت قرارداده ، بطوریکه آهنگ ازدیاد تنش در ثانیه باشد به محض شکستن قسمتی از نمونه ، بارگذاری دستگاه متوقف شده وحداکثر نیروی وارده بر سطح تماس نمونه با صفحات فلزی بر روی نمایشگر دستگاه بر حسب ton نشان داده می شود، با داشتن حداکثر نیروی وارده و سطح بارگذاری شده و می توان مقاومت فشاری آزمونه ها را تعیین کرد.
ارزیابی مقاومت بتن با آزمایش مقاومت فشاری
آزمایش مقاومت فشاری نمونه بتنی
آزمایش اسلامپ

بر طبق تعریف ACI روانی بتن یعنی قابلیت بتن یا ملات تازه مخلوط شده برای جریان یافتن است. یکی ازآزمایش ها  برای تعیین حد روانی بتن اسلامپ است. این نکته باید ذکر شود که آزمایش اسلامپ کارایی را نمی‌سنجد بلکه روانی بتن را توصیف می‌کند.

وسایل مورد نیاز جهت انجام آزمایش، یک سینی فلزی به ابعاد ۴۰×۴۰ و یا ۵۰×۵۰ سانتی‌متر، یک مخروط فلزی به ارتفاع ۳۰ سانتی‌متر که قطر بالای آن ۱۰ سانتی‌متر بوده و دارای دو دستگیره در دو طرف است، میله‌ای به طول تقریبی ۳۵ سانتی‌متر که در یک سر آن خط‌کشی به عرض ۵ سانتی‌متر قرار دارد، به طوری که پس از قرار گرفتن این میله در محل خود بر روی سینی، ارتفاع مابین سینی تا زیر خط‌کش ۳۰ سانتی‌متر یعنی برابر ارتفاع مخروط باشد، یک عدد میلگرد ساده به طول ۴۰ الی ۵۰ سانتی‌متر که برای متراکم کردن بتن داخل مخروط به کار می‌رود.

انجام این آزمایش به این صورت است که ابتدا مخروط اسلامپ بر روی سینی مربوطه و در محل خود مستقر می‌شود. سپس با یک بیلچه‌ی دستی اقدام به پرکردن مخروط می‌شود. این عمل در سه مرحله و هر مرحله با ۲۵ بار کوبش بتن (جهت فشرده‌سازی) انجام می‌شود. پس از اتمام سه مرحله‌ی فوق و پرشدن مخروط، با یک خط‌کش فلزی و یا هر نوع وسیله ممکن، سطح بتن را صاف کرده تا با لبه‌ی قاعده بالایی در یک تراز قرار گیرد. پس از برداشت مخروط بتن مقداری افت خواهد کرد، به وسیله خط‌کش این مقدار افت را اندازه می‌گیریم، عدد به دست آمده همان مقدار اسلامپ بتن است که معمولاً به سانتی‌متر بیان می‌شود.
آزمایش تعیین مقاومت کششی به روش غیر مستقیم (آزمایش برزیلی)

به طور کلی بتن ها مقاومت کششی کمتری نسبت به مقاومت فشاری دارند. به خاطر همین مسئله آرماتورها نقش مهمی در تحمل نیروی کششی در اعضای سازه ای ایفا می کنند. در این روش یک نیروی فشاری قطری با سرعت مشخص در امتداد طول آزمونه استوانه ای بتن اعمال می شود تا گسیختگی رخ بدهد. این بارگذاری باعث بوجود آمدن تنش های کششی در سطحی که تحت بار و تنش های فشاری نسبتا بالا قرار گرفته است، می شود. گسیختگی کششی نسبت به گسیختگی فشاری زودتر اتفاق می افتد زیرا سطوح اعمال بار در حالت فشاری سه محوری هستند. در نتیجه آنها تنش های فشاری خیلی بیشتری را نسبت به آزمون مقاومت فشاری تک محوره تحمل می نمایند.
آزمایش خمش برای محاسبه مقاومت کششی بتن

این آزمایش به محاسبه مقاومت خمشی بتن با استفاده از تیر ساده تحت بارگذاری می پردازد. در واقع ما به کمک این آزمایش به صورت غیر مستقیم مقاومت کششی بتن را بدست می آوریم. پس از قرار دادن نمونه در دستگاه، معمولاً در ابتدا بین 2 تا 6 درصد بار نهاییِ محاسبه شده به نمونه وارد می‌شود. سپس بار به مرور افزایش پیدا می‌کند تا نمونه مرز گسیختگی برسد و در نهایت گسیخته شود. با اندازه گیری تنش کششی حاصل از خمش مقاومت کششی بتن محاسبه می شود.
آزمایش ارزیابی مقاومت کششی بتن - تست بتن
آزمایش خمش برای تعیین مقاومت کششی بتن



تست غیر مخرب بتن

تست غیر مخرب، آزمایش یا ارزیابی مصالح، اعضا یا مجموعه‌ها بدون تخریب و توقف کارایی سیستم یا قسمتی از آن می‌باشد.  هدف تست غیر مخرب تعیین کیفیت و پیوستگی مصالح، اعضا یا مجموعه‌ها بدون اثرگذاری بر کارایی آن‌ها می‌باشد. تست مخرب بتن برای تعیین خواص مکانیکی مصالح مانند مقاومت تسلیم، مقاومت فشاری، مقاومت کششی، شکل‌پذیری و سختی شکست از مکانیسم‌های خرابی استفاده می‌کند. تست‌های غیرمخرب با استفاده از نشانه‌ها و بدون استفاده از مکانیسم خرابی این کار را انجام می‌دهد. تلاش‌های فراوانی برای گسترش روش‌های غیرمخرب ارزیابی مکانیکی، آکوستیکالی، شیمیایی، الکتریکی، مغناطیسی و فیزیکی مصالح انجام گرفته است. یکی از پژوهش‌های اولیه تست غیر مخرب در قرن نوزدهم انجام پذیرفت که در آن ترک‌ها در چرخ‌های راه‌آهن به‌وسیله ضربه آکوستیک مورد تست قرار گرفت. تست‌های حساس‌تر و مورد اعتمادتری در سال‌های اخیر مورد بررسی قرار گرفته است. تست‌های غیر مخرب اقتصادی و ایمن هستند و از این رو از ابتدا مورد اقبال مهندسان قرار گرفتند. با رویکرد پیش‌گیرانه برای ریشه‌کن کردن مشکلات مربوط به زوال سازه روش‌های نوین درجا ابداع شده که ارزیابی را در تمام مراحل چرخه حیاتی ساخت، راه اندازی و کاربری سازه میسر می‌سازد.

فاکتورهای مهمی که موفقیت تست غیرمخرب را تحت تأثیر قرار می‌دهد شامل موارد زیر می شود:

    عمق نفوذ
    وضوح عمودی و افقی
    تمایز در خواص فیزیکی
    نسبت سیگنال به نویز
    اطلاعات موجود درباره سازه

مراحل انتخاب روش مناسب تست غیر مخرب :

    شناسایی طبیعت فیزیکی خواص مصالح یا غیر یکنواختی موجود
    شناسایی پروسه فیزیکی اساسی که تست غیر مخرب را کنترل می کند
    شناسایی طبیعت فیزیکی اندرکنش میدان کاوش با مصالح مورد تست
    شناسایی محدودیت های تکنولوژی در دسترس غیر مخرب
     درنظر گرفتن فاکتورهای اقتصادی، زیست محیطی و قانونی

روش های تست های غیرمخرب فراوانی در صنعت عمران و مهنسی سازه مورد استفاده قرار می گیرد.
تست های غیر مخرب بتن:

    اسکن میلگرد در بتن
    آزمون مقاومت چسبندگی بتن – تست pull off
    تست التراسونیک بتن
    تست مقاومت بتن با چکش اشمیت
    آزمایش هافسل (آزمایش پتانسیل خوردگی بتن)

امروزه آزمایش‌های غیر مخرب بتن تأثیر و عملکرد مناسب و کاربردی در تعمیرات سازه‌های بتنی دارد. آزمایش‌های غیر مخرب بتن با در اختیار قرارداد داده‌های مختلف سازه‌های موجود، به کارشناسان و متخصصین این امکان را می‌دهد تا در خصوص عملکرد، نیازها و روش‌های تعمیرات و بازسازی سازه‌های بتنی قضاوت و تصمیم‌گیری نمایند.

می‌توانید برای کسب اطلاعات تکمیلی در این خصوص و در صورت نیاز همکاری با این مجموعه در زمینه آزمایش‌های غیر مخرب بتن در انواع سازه‌های بتنی با بخش فنی و پشتیبانی شرکت مقاوم‌سازی تعادل تماس حاصل فرمایید.
ارزیابی مقاومت بتن با انجام آزمایش غیر مخرب - تست بتن
تست غیر مخرب بتن

ترمیم و مقاوم سازی لوله و مخازن

در صنعت نفت و گاز و همین طور آب و فاضلاب، به منظور ذخیره سازی و توزیع این سیالات حیاتی، از مخازن و خطوط لوله استفاده می شود. به دلیل اهمیت بالای این سیالات در زندگی روزمره انسان ها و هزینه بالا بابت استخراج و تصفیه این منابع، نگهداری و مقاوم سازی لوله و مخازن تجهیزات مرتبط با آن ها در دستور کار مسؤولین قرار گرفته است. این اقدامات به چهار دسته اقدامات پیشگیرانه ، اقدامات اضطراری ، اقدامات بازسازی و عملیات پشتیبانی در بازسازی‌ها تقسیم می‌گردد.

 
مقاوم سازی و افزایش دوام و عمر لوله ها
مقاوم سازی لوله ها

 

به دلیل طبیعت این سیالات، خوردگی در مخازن و لوله‌های آن‌ها بسیار رخ می‌دهد. روش‌ها ترمیم خوردگی‌ها در مخازن و لوله ها با توجه به جنس مخازن و لوله‌ها متفاوت است. از طرفی این تجهیزات از قسمت بیرونی هم دچار فرسایش و خوردگی در مجاورت عوامل طبیعی هم چون باران قرار می‌گیرند، لذا اجرای پوشش‌های حفاظتی در آن‌ها معمولاً انجام می‌شود.
عوامل مؤثر بر خرابی لوله ها و تأسیسات در هنگام بروز زلزله

به طورکلی عوامل اصلی مؤثر بر خرابی لوله ها و تأسیسات انتقال را می توان به دو عامل زمین شناختی و عوامل اجرایی تقسیم نمود:

    عوامل زمین شناختی

عوامل زمین شناختی در ارتباط با پدیده های زمین شناسی و تکتونیکی منطقه بوده و تأثیرات هر کدام از این عوامل بر روی تأسیسات ممکن است به گونه های مختلف از قبیل روانگرایی، لغزش و رانش زمین، سنگ ریزش و جابجایی زمین در اثر بروز زلزله اشاره نمود.

    عوامل اجرایی

عوامل اجرایی به پارامترهای اجرایی خطوط انتقال و تأسیسات شامل جنس، قطر، ضخامت و نحوه اتصال لوله ها، نحوه اجرای لوله ها شامل عمق کارگذاری، اجرای اتصالات و بسترسازی مناسب و سازه ها شامل نحوه اجرای مخازن (هوایی مدفون و نیمه مدفون)، نوع اجرا و درزهای انبساطی، اجرای مناسب سازه و استفاده از مصالح مناسب اطلاق می شود.
راهکارهای مقاوم سازی لوله و مخازن

یکی از راهکارهای مهم کاهش خسارات در شبکه ، مقاوم سازی و طراحی شبکه، خطوط انتقال و تأسیسات با رعایت ریسک پذیری زلزله و بالابردن سطح عملکرد لرزه های شبکه و تأسیسات می‌باشد. بنابراین لازم است برای جلوگیـــری از خسارت های ناشی از زلزله به سه رکن اساسی که شامل لوله ها، اتصالات، مخازن و ایستگاههای پمپاژ می باشد به صورت مجزا مقاوم سازی شود.



حمل و نقل

ترابری یک خواسته برآمده است که وجودش برای فعالیت‌هایی که در انتهای سفرها انجام می‌شوند لازم است. این فعالیت ها با اهداف مختلفی از جمله کار، تهیه آذوقه، اهداف تفریحی مانند سفر و بسیاری موارد دیگر انجام می شود. با توجه به میزان مسافت و هزینه سفر، می توان از راه های متفاوتی از جمله راه های هوایی، دریایی و زمینی برای سفر استفاده کرد.به دلیل اهمیت این صنعت در زندگی روزانه بشر، مقاوم سازی و ترمیم زیرساخت های این صنعت در دستور کار قرار گرفته است.

در حمل و نقل زمینی، نیاز به بهسازی پل ها، راه ها ، تونل ها، مقاوم سازی حمل و نقل ریلی و ایستگاه های قطار و اتوبوس می باشد. در جابجایی هوایی، فرودگاه ها و سازه های بسیاری که در آن هاست نیاز به مقاوم سازی و ترمیم دارند. و در جابجایی دریایی،بهسازی اسکله ها و بنادر مورد نیاز می باشد. در این راستا راهکارهای مقاوم سازی تعادل به خصوص برای مواردی که محدودیت زمانی وجود دارد و هدف افزایش عمر مفید سازه است، بسیار ایده آل می‌باشند.

مقاوم سازی صنایع

سازه های صنعتی به دلیل وجود سرمایه، نیروی انسانی و تاثیر بر اقتصاد کشور، حائز اهمیت هستند.به علاوه وجود ماشین آلات، تجهیزات سنگین و ایجاد ارتعاش در سازه و کف سازی توسط این تجهیزات، خرابی های بیش تری در طی زمان برای سازه به وجود می آورد. از این رو مقاوم سازی و بهسازی به موقع این سازه ها در دستور کار مسؤولین قرار می گیرد. همچنین وجود برخی مواد آتش زا و هم چنین مواد شیمیایی و خورنده در برخی کارخانه ها و نیروگاه ها، نشان دهنده نیاز این قبیل سازه ها به نگهداری و اجرای پوشش های حفاظتی و ضد حریق مناسب با توجه به آیین نامه های مربوطه می باشد.

تجهیزات محافظت لرزه‌ای و ارتعاشی

جمعیت کثیری از جهان در مناطق زلزله خیز دنیا از جمله ایران زندگی می کنند که در آن نواحی خطر وقوع زلزله با شدت و فراوانی های مختلف وجود دارد. هر ساله وقوع زلزله ها موجب تلفات جانی وخسارات مالی فراوان می شود. در سالهای اخیر استفاده از مفاهیم انرژی در طراحی سازه های مقاوم لرزه ای رایج شده است و دانشمندان مقدار انرژی ورودی را به عنوان یک پارامتر قابل اعتماد برای تعریف پتانسیل خسارت یکسان زمین لرزه بیان کرده اند. برای آنکه تمام انرژی موجهای حاصل از زلزله به سازه انتقال نیابد از روشهای متعددی می توان استفاده کرد. در طول سال های مختلف تکنولوژی ساخت و طراحی سازه های مقاوم در برابر زلزله ، در جهت کاهش اثر زلزله بر ساختمان ها ، پل ها و نیز ملحقات مستعد آسیب پذیر آنها پیشرفت زیادی کرده است. وقوع  خسارت های بسیار زیاد در اثر رخداد زلزله نشان میدهد که سازه های مختلف برای مقاومت در برابر زلزله باید به دقت بررسی و طراحی شوند. استفاده از روش کنترل لرزه ای و تجهیزات محافظت لرزه ای در طراحی و اجرای انواع سازه ها در سال های اخیر برای مقابله با آثار مخرب انواع زلزله ها بسیار مفید واقع شده است. استفاده از تجهیزات محافظت لرزه ای (Seismic and Vibration Protection Devices) روشی نسبتا جدید و نو در این زمینه به شمار می آید. این تجهیزات در واقع با کم کردن خسارات ناشی از زلزله از ساختمان محافظت می کنند. وظیفه تجهیزات محافظت لرزه‌ای افزایش دادن زمان تناوب سازه و هم چنین جداکردن سازه از زمین است به طوریکه در هنگام وقوع ارتعاشات و تحریکات از طرف زمین کمترین میزان انتقال و تغییر مکان جانبی در سازه پدیدار آید.
انواع تکنیک های کنترل لرزه ای

در سال های اخیر توجه ویژه ای به تحقیق و توسعه تکنیک های کنترل سازه ای شده است که اهمیت ویژه ای در بهبود پاسخ ساختمان ها و پل ها در برابر باد و زلزله دارد. انواع تکنیک های کنترل سازه ای به سه دسته زیر تقسیم بندی میشوند:

    سیستم کنترل فعال
    سیستم کنترل نیمه فعال
    سیستم کنترل غیر فعال

در ادامه به شرح و توصیف هرکدام از تکنیک ها و تجهیزات محافظت لرزه‌ای می پردازیم.
سیستم کنترل فعال

در این سیستم پاسخ های سازه توسط انرژی و نیروی خارجی که بر سازه وارد می شود کاهش پیدا میکند. این سیستم ها دارای ابزار قابل کنترلی هستند که همواره در خلاف جهت نیورهای برشی زلزله به سازه نیرو وارد می کنند. سیستم های فعال از بقیه سیستم ها موثرتر بوده ولی در عین حال مشکل بزرگ هزینه های اجرایی و نگهداری را پیش روی خود میبینند.

از جمله سیستم های کنترل فعال می توان به میراگرهای جرم فعال اشاره کرد.
سیستم کنترل نیمه فعال

سیستم های نیمه فعال سیستم هایی هستند که نسبت به سیستم های فعال نیازمند انرژی به مراتب بسیار کمتری هستند و در این سیستم ها انرژی به طور مرتب به داخل سیستم تزریق نمیشود. در این سیستم ها یک رایانه به اندازه گیری بازخوردها میپردازد و بر اساس ساز و کار از قبل پیش بینی شده سیگنال مناسب جهت عملکرد سیستم نیمه فعال ارسال میکند.اگرچه تاثیر سیستم های کنترل نیمه فعال از سیستم های فعال کمتر است اما هزینه بسیار پایین تامین و نگه داری این سیستم ها، تعبیه آن ها را بسیار قابل توجیه کرده است.

از جمله سیستم های کنترل نیمه فعال میتوان به میراگر با مجرای متغیر برای ایجاد سختی متغیر اشاره کرد.
سیستم کنترل غیرفعال

سیستم های کنترل غیر فعال لرزه ای به منظور کاهش و از بین بردن بخش غظیمی از انرژی ورودی زلزله طراحی شده اند و شامل ابزارها و اجزایی هستند که در طول زمان زلزله تغییر شکل یافته و یا تسلیم می شوند. در نتیجه از آن جایی که تغییر شکل در یک بخش یا اتصال متمرکز شده است،از خسارات و تغییر شکل های سایر نقاط کاسته می شود. این سیستم ها همانطور که از نام آن ها نیز مشخص است به صورت غیر فعال بوده و هیچ نیرو و انرژی اضافه ای برای به کار انداختن آن ها استفاده نمیشود.
انواع تجهیزات محافظت لرزه‌ای و ارتعاشی

یکی از انواع تجهیزات محافظت لرزه‌ای و ارتعاشی جداگرهای لرزه ای  می باشند. این جداگرها با کاهش تغییرات در جابه جایی سازه از ساختمان محافظت می کنند نه افزایش مقاومت سازه.

یکی دیگر از انواع تجهیزات محافظت لرزه‌ای و ارتعاشی، میراگرها می باشند. مهم ترین ویژگی این تجهیزات محافظت لرزه‌ای، ایجاد انعطاف پذیری است که باعث افزایش زمان تناوب طبیعی سازه می شود.

جداسازي لرزه ای عبارت است از جداكردن كل يا بخشی از سازه از زمين يا قسمت های ديگر سازه بمنظور كاهش پاسخ لرزه ای آن بخش در زمان رويداد زلزله. روش مرسوم طراحی لرزه ای و مقاوم سازی ساختمان ها مبتنی بر افزايش ظرفيت سازه است. در اين رويكرد طراحی لرزه ای، ايجاد ظرفيت باربري جانبی در سازه، با افزايش مقاومت و تامين شكل پذيری آن صورت ميگيرد. در نتيجه اجراي اين روش، ابعاد اعضای سازه ای و اتصالات افزايش يافته و در سازه، اعضای مهاربند جانبی همچون بادبند يا ديوار برشی يا ساير اعضای سخت كننده در نظر گرفته ميشود.

افزايش سختی سازه كه جذب نيروی بيشتر ناشی از زلزله را به دنبال داشته و سبب افزايش ابعاد اعضای سازه ای به منظور تامين مقاومت ميشود، موجب كاهش ارزش اقتصادی پروژه ميگردد. علاوه بر آن، در روش های مرسوم طراحی، به دليل تغيير شكل های غيرخطی در اعضای سازه ای و غير سازه ای امكان بروز خرابی در اين اعضا و وقوع آسيب در اجزاي غير سازه ای و تجهيزات داخل طبقه به دليل وقوع تغيير مكان و شتاب های قابل توجه در طبقه وجود دارد. كنترل بروز آسيب در اثر زلزله به خصوص در تكان های نسبتا شديد كار دشواری خواهد بود. با پيشرفت دانش فنی و تجربه ی زلزله های شديد، به مرور تغييراتی در آيين نامه های طراحی سازه ها به وجود آمده و ضمن تغيير در فلسفه ی طراحی سازه ها، فناوري هايی همچون كنترل لرزه ای غيرفعال سازه ها به كار گرفته شده است. جداسازی لرزه ای نيز، با هدف كاستن آسيب لرزه ای در طراحی و ساخت سازه های با اهميت زياد پيشنهاد ميگردد. با استفاده از اين روش، رفتار ديناميكی سازه در حد امكان، در محدوده ی از قبل پيش بيني شده قرار گرفته و ميزان آسيب های لرزه ای به اجزاي سازه ای و غير سازه ای كاهش می یابد.

در جداسازی لرزه ای دوره ی تناوب اصلی سازه به كمك تجهيزاتی كه بين روسازه و بخش پايين دست آن قرارميگيرد افزايش می يابد. افزايش دوره ی تناوب طبيعی سازه موجب كاهش پاسخ لرزه ای سازه ها در زمان وقوع ارتعاشات ميگردد.
انواع جداسازهای لرزه ای

به طور كلی جداسازهای لرزه ای را ميتوان به دو دسته ی جداسازهای لاستيكی و جداسازهای اصطكاكی تقسيم بندی كرد.

انواع جداسازهای لاستیکی به شرح زیر طبقه بندی می شود:

    جداسازهای لاستيكی با ورقه های فولادی (میرایی کم)
    جداساز های لاستیکی با میرایی زیاد
    جداسازهای لاستیکی با هسته سربی

انواع جداسازهای اصکاکاکی نیز به شرح زیر طبقه بندی می شمود:

    جداسازهای اصطکاکی معمولی
    جداسازهای الاستیک اصطکاکی
    جداسازهای اصطکاکی پاندولی

 

براي استفاده همزمان از قابليت های جداسازهای لاستيكی و اصطكاكی، اين دو سامانه را می توان با هم به شکل های زیر ترکیب کرد:

    تركيب سری جداسازهای اصطكاكی و لاستيكی
    تركيب موازی جداسازهای اصطكاكی و لاستيكی

تجهیزات محافظت لرزه ای و ارتعاشی
ساختار جداساز لرزه ای

 
انواع میراگرهای لرزه ای

براي كاهش تغييرمكان سامانه جداسازی در زمان ارتعاش و محدود كردن آن به مقادير حاصل از دستورالعمل، بايد از تجهیزات محافظت لرزه‌ای با قابليت مناسب در جذب انرژی استفاده نمود. ميراگرها در سامانه ي جداسازی لرزه ای به اين منظور به كار ميروند. مقدار مناسب جذب انرژي در زمان بروز زمين لرزه به شدت لرزه ی ورودی بستگی دارد. با انتخاب ميرايی مناسب علاوه بر كاهش دامنه تغييرمكان، امكان كاهش پاسخ شتاب نيز به وجود خواهد آمد. براي ايجاد استهلاک انرژی، از فرايند تسليم فلزات، اصطكاك و لزجت سيالات استفاده شده است. در مواردی امكان استهلاک انرژی در جداسازها به وجود آمده و ميراگر و جداساز به صورت يكپارچه در يك تجهيز ارايه شده اند. اين تجهيزات بايد قابليت حمل نيروی قائم را نيز داشته باشند. اما در موارد بسياری ميراگرها به صورت مستقل و جداگانه ساخته شده اند و در اين صورت الزامی براي قابليت حمل بار قائم در آنها وجود ندارد.

انواع میراگرهای به کار رفته در سیستم های جداساز لرزه ای را میتوان به دو دسته کلی تقسیم بندی نمود:

    میراگرهای فلزی یا هیسترزیس
    میراگرهای روغنی یا ویسکوز

 
مقاوم سازی با روش های نوین مقاوم سازی
مقاوم سازی با میراگرهای ویسکوز

 

در میراگرهای هیسترزیس استهلاک انرژی به وسیله رفتار هیسترزیس نیرو و تغییرمکان و در میراگرهای ویسکوز استهلاک انرژی از طریق لزجت سیال موجود در آن انجام می شود.

پایش سلامت سازه ای (SHM)

روش­ های تشخیص و نمایان سازی آسیب و ترک با توجه به اهمیت آن در شکست سازه­ ای، موضوع تحقیقات گسترده­ ای است که در حال انجام است. امروزه دلیل بسیاری از شکست­ های سازه­ ای، گسیختگی مواد تشکیل دهنده­ ی آن است. آغاز این گسیختگی­ ها  با ترک توام بوده که با گسترش خود به عنوان تهدید جدی برای رفتار سازه محسوب می­ شود. بر این اساس روش­ های تشخیص و نمایان سازی آسیب و ترک موضوع تحقیقات متعددی است که تاکنون انجام شده و کماکان ادامه دارد. پایش سلامت سازه ­ای روندی برای بدست آوردن اطلاعات دقیق لحظه ­ای از شرایط و عملکرد سازه­ ای می­ باشد. در مبحث پایش سلامت سازه­ ای آسیب به عنوان تغییراتی که در طول بهره برداری از سازه رخ می­ دهد تعریف می­ گردد و شناسایی آسیب به کلیه روش­ ها و تکنیک­ هایی اطلاق می­ گردد که وجود خرابی را تشخیص و موقعیت و شدت خرابی را بیان می­ کند. در سال­ های اخیر، با پیشرفت­ های صورت گرفته در عرصه علمی، روش­ های پایش از راه دور با استفاده از لیزر، سنسورهای فیبرنوری، تکنیک ­های جمع ­آوری داده­ ها از راه دور و تکنیک­ های  پردازش تصویر صورت می­ گیرد. یکی از روش­ های تشخیص خرابی، روش­ های  دینامیکی مبتنی بر پردازش سیگنال می­ باشد. در طول بهره­ برداری از یک سازه مانند قاب­ های با اندازه بزرگ، ساختمان­ های بلند مرتبه و پل­ ها، ممکن است ترک­ های موضعی و نهفته داخلی سازه به طور پیوسته افزایش یافته و در نهایت باعث فرو ریختن کل سازه شود. تاثیر ترک در ساختار سازه به صورت تغییرات موضعی سختی است که این تغییرات در ساختار دینامیکی سازه اثر قابل توجهی دارد این موضوع در تغییر فرکانس طبیعی قابل مداخله بوده و تحلیل این تغییرات، شناسایی ترک را ممکن می­ سازد. امروزه صاحبان ساختمان­ ها نیازمند حس اطمینان خاطر در خصوص دارایی های ملکی خود هستند. مالکان برج­ ها و ساختمان­ ها می­ خواهند پاسخ این سوال را بدانند که آیا ساختمان شان بعد از رخداد ارتعاشی مانند زلزله یا باد شدید دچار آسیب می­ شود یا خیر؟
شیوه  کلاسیک و قدیمی پایش و سلامت سازه ای

بر اساس شیوه­ ی کلاسیک و قدیمی، بررسی وضعیت سازه با استفاده از بازبینی چشمی توسط یک متخصص انجام می­ شود که این مساله چند ضعف عمده دارد:

1- طبیعتا خطای این روش بالاست.

2- پوشیده بودن اجزای اصلی و شروع خرابی­ ها از بخش­ های داخل المان.

3- امکان دست­رسی به بسیاری از بخش­ های برخی از سازه ­ها به طور کلی وجود ندارد.

4- اعلام هشدار قبل از خرابی سازه و تعیین مسیر­های امن سازه در مواقع بحرانی مانند زلزله.

5- در بسیاری از خرابی­ ها در مقیاس کوچک قابلیت آشکارسازی با بازرسی چشمی وجود ندارد.

6- بازرسی تمام نقاط سازه امکان­پذیر نیست.
هدف از ارزیابی سازه در علم پایش و سلامت سازه ای

ارزیابی غیرمخرب (NDT)  وضعیت سلامت یا عدم سلامت سازه­ ها موضوع علم نوین پایش سلامت سازه­­ هاست. این ارزیابی معمولا سه هدف عمده را مد نظر قرار می­ دهد:

1 –  پایش سلامت سازه ­ای به عنوان فراهم­ کننده­­ ی اطلاعات مورد نیاز در بحث ترمیم و مقاوم­ سازی سازه­­ ها.

2-  پایش سامت سازه­ ای ابزاری به جهت برآورد و تخمین باقیمانده­ ی عمر مفید سازه.

3-  پایش سلامت سازه­ ای ابزاری به جهت اعلام هشدار قبل از خرابی سازه و نیز تعیین مسیرهای فرار و نقاط امن سازه در مواقع بحرانی مانند جنگ، زلزله، بادهای شدید و … .

سیستم پایش و سلامت سازه­ ای را می ­توان همانند سیستم مغز – اعصاب بدن در نظر گرفت، به نحوی که سازه بدون پایش سلامت همانند بدن بدون سیستم عصبی است. در بدن بدون سیستم عصبی ممکن است عضو یا اعضایی دچار فرسودگی  و آسیب شوند، در حالی که صاحب آن بدن این مسئله را نمی­­ داند و قاعدتا هیچ اقدامی در جهت بهبود آن انجام نخواهد داد، این مورد در نهایت می­ تواند منجر به تخریب آن عضو و حتی مرگ فرد گردد.

در کاربردهای امروزه در زمینه­ ی مهندسی عمران روش ­های بر اساس اطلاعات لرزه­ ای کاربردهای بسیار گسترده تری نسبت به سایر روش­ ها دارند؛ همچنین بیشتر تحقیقات محققان و پژوهشگران عمرانی بر روی این نوع از پایش سلامت متمرکز می­­ باشد، در این روش ­ها از مشخصات دینامیکی یک سازه مانند زمان تناوب و بردار شکل مودی مودهای مختلف، ماتریس­های نرمی و سختی، ماتریس میرایی و … به جهت بررسی و تعیین آسیب ­ها استفاده می­ شود.
مزایای پایش و سلامت سازه ای

1- بررسی و ارزیابی مداوم وضعیت سازه به صورت خودکار.

2- تعیین سریع و به هنگام نقاط آسیب ­دیده­ ی سازه به صورت خودکار و جلوگیری از انتشار و گسترش آسیب. این مزیت به صاحبان سازه اجازه­ ی تصمیم­ گیری می دهد. صاحبان متوجه خواهند شد که سازه چه زمانی نیاز به مرمت و بازسازی موضعی و چه زمانی نیاز به بازسازی کلی و حتی تخریب دارد.

3- مشخص نمودن امن بودن یا نبودن کلی سازه در هنگام وارد آمدن نیروهای شدید بر سازه به صورت خودکار بدیهی است که در صورت استفاده از ابزارهای کنترل ارتعاش سازه­ ها احتمال بروز حالت نا امنی سازه به میزان چشمگیری کاهش خواهد یافت.

4- تعیین نقاط امن سازه به جهت پناه گرفتن یا خروج در هنگام وارد آمدن نیروهای شدید بر سازه به صورت خودکار.

5- هزینه ­ی پایین به نسبت کارایی­ های بسیار ارزشمند.
استراتژی کلی در پایش و سلامت سازه ها

مهمترین عامل در مونیتورینگ سلامت سازه­ ای، به کارگیری استراتژی صحیح می باشد. استراتژی مونیتورینگ شامل: تعیین هدف مونیتورینگ، تعیین و انتخاب پارامترهایی که در آینده مونیتور می­ شوند، انتخاب سیستم مونیتورینگ مناسب، طراحی شبکه سنسور، کامل شدن برنامه زمان بندی و تثبیت آن، برنامه ریزی جهت استخراج داده­ ها و قیمت گذاری مونیتورینگ می ­باشد. جهت شروع مونیتورینگ، تعیین هدف مونیتورینگ و پارامترهایی که قرار است مونیتور شوند از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. این پارامترها بایستی به درستی انتخاب شوند تا بتوانند نمایانگر رفتار سازه باشند. فعالیت­ های هسته در روند مونیتورینگ سلامت سازه ­ای شامل: انتخاب استراتژی، نصب سیستم مونیتورینگ، نگهداری از سیستم مونیتورینگ، مدیریت داده­ها و قطع فعالیت­ ها در صورت اشکال در مونیتورینگ.
فلوچارت کلی پایش و سلامت سازه ­ای
فلوچارت کلی پایش و سلامت سازه ­ای

 

 

دو دسته بندی کلی برای بحث پایش و سلامت سازه ای داریم:

    دوره ­ای
    دائمی

هر روش را می­ توان در دوره کوتاه مدت یا دراز مدت، دائمی (پیوسته) یا دوره ­ای انجام داد. طرح و گام مونیتورینگ بستگی به این دارد که با چه سرعتی پارامترهای تحت مونیتورینگ تغییر می­ یابند. برای برخی از کاربردها، مونیتورینگ دوره­ ای نتایج بهتری به دست می­ دهد اما ممکن است اطلاعات در دوره­ ی بین دو بازدید برای همیشه از دست می روند. فقط در مونیتورینگ دراز مدت در کل دوره ­ی مونیتورینگ اندازه گیری­ ها ثبت شده و به درک رفتار سازه کمک می نماید. مونیتورینگ متشکل از دو رویکرد می ­باشد: اندازه گیری مقدار پارامترهای مونیتورشده و ثبت زمان، مقدار اندازه گیری شده. به منظور انجام اندازه گیری­ ها و ثبت آن ها، از دستگاه­ های مختلفی می ­توان استفاده کرد. تنظیم همه دستگاه ­هایی که در اندازه گیری و ثبت آن دخیل هستند به سیستم مونیتورینگ معروف می باشد. امروزه تعداد زیادی از سیستم­ های مونیتورینگ با سطوح عملکردی متفاوت وجود دارند. در حالت کلی دارای مولفه های مشابهی هستند: سنسورها، انتقال دهنده اطلاعات، واحدهای ثبت داده­ ها و سیستم ­های مدیریت داده(مدیریت نرم افزاری). انتخاب سیتم مونیتورینگ بستگی به مشخصاتی مثل هدف مونیتورینگ، پارامترهای انتخابی، دقت، تکرار خواندن داده، سازگاری با محیط زیست  روش­ های نصب برای مولفه­ های مختلف مربوط به سیستم مونیتورینگ، امکان عملکرد اتوماتیک، ارتباط از راه دور، نوع مدیریت داده­ ها و سطحی که سازه در آن مونیتور می­ شود.
دستگاه­ های ثبت داده استاندارد

حسگر یا سنسور یکی از اجزای مهم سیستم پایش سلامت می­ باشد. حسگرها جزوی از سیستم جمع­ آوری و انتقال اطلاعات از سازه به پردازشگر مرکزی می­ باشند؛ سیستم جمع­ آوری و انتقال اطلاعات همانند سیستم عصبی بدن انسان می­ باشد که وظیفه­ ی دریافت انتقال اطلاعات دریافت شده از محیط پیرامون به مغز را دارد. به همین دلیل نوع، دقت و کیفیت حسگری که در یک پروژه­  پایش سلامت مورد استفاده قرار می­ گیرد نقش تعیین­ کننده ­ای در موفقیت و نیز هزینه ­های انجام آن پروژه دارد. از معتبرترین لوازم مورد استفاده در پایش و سلامت سازه­ ای می­ توان به حسگرهای تولید کارخانه ژئوسیگ (GeoSig) کشور سوییس که سازنده­ ی بسیار معتبر در زمینه­ ی تولید سیستم­ های جمع ­آوری و انتقال اطلاعات لرزه­ ای می­ باشد.

استفاده از مونیتورینگ سلامت سازه از آن جهت اهمیت دارد که با استفاده از داده­ های آنلاین و لحظه به لحظه از سازه و موقعیت آسیب­ های احتمالی در آن آگاه شد. به طوریکه نیازی به صرف هزینه­ های زیاد برای آزمایش­ های سونداژ و ترمیم به منظور شناخت نسبی سازه نبوده و تصمیم مناسبی در زمان مناسب به منظور جلوگیری از تلفات گرفته می ­شود. اطلاعات بدست آمده از مونیتورینگ عموما جهت برنامه­ ریزی و طراحی فعالیت­ ها، افزایش ایمنی، تایید فرضیه­ ها، کاهش عدم قطعیت و افزایش اطلاعات در ارتباط با سازه­ایی که مونیتور می­ شود، به کار می رود. مونیتورینگ آنلاین سازه­ ها در حقیقت روشی نوین در استفاده از سنسورهای مختلف در درون سازه­ ها به منظور کنترل آنلاین سازه­ ها می باشد. بهسازی لرزه­ ای در ساعات اولیه وقوع زلزله در پل­ های ارتباطی بدون صرف زمان از مهم­ترین مزایای این روش می­ باشد. در این خصوص کشورهای پیشرفته در راستای کاهش هزینه­ ها و افزایش کنترل آنلاین سازه­ ها به تدوین آیین نامه­ های مختلف به تدوین آیین نامه­ های مونیتورینگ سلامت سازه ای در سازه­ های زیربنایی و مهم از قبیل پل­ ها و ساختمان­ های مهم پرداخته اند:

آیین نامه­ ها در زمینه­ ی مانیتورینگ :

    آیین­ نامه­  سلامت سازه­ای پل­ها در کشور آمریکا(FHWA)
    آیین نامه­  کانادا(ISIS)

 

بهسازی خاک

راهکارهای مقاوم‌سازی پی و در واقع بهسازی خاک زیر فونداسیون یکی از معضلات اساسی در ساخت سازه‌ها می‌باشد. با افزایش جمعیت و مشاهده خسارات ناشی از زلزله و سایر عوامل طبیعی این معضل و نیاز بشر به ایجاد سازه‌هایی مقاوم و مستحکم و تقویت و بهسازی سازه‌های قدیمی به طور روزافزون گسترش یافته است. بعنوان مثال خاکريزهای اجرا شده بر روي خاک‌ های نرم‌ (رس‌هاي حساس)، ديوارهاي حائل رودخانه‌ها که بر ماسه‌هاي بسيار سست بنا مي‌شوند و يا سازه‌هاي دريايي که بر روي رسوبات سست واقع بر گسل‌هاي قاره‌اي بنا شده‌‌اند. عدم شناخت رفتار خاک‌هاي روانگرا يا حساس، ممکن است يکپارچگي سازه‌هاي واقع شده بر آن‌ها را مورد تهديد قرار دهد.

از مهم‌ترین مسائل در این زمینه بهسازی خاک بوده که در واقع بازسازی کنترل‌ شده خاک در جا برای استفاده مجدد در یک ساختار جدید ژئوتکنیکی و یا بهبود وضعیت ساختار فعلی مدنظر می‌باشد. در اینجا نگاهی اجمالی به روش‌های نوین بهسازی زمین و زمینه‌های کاربردی آن‌ها خواهد شد که هدف نهایی تمامی آن‌ها، بهبود پارامترهای ژئوتکنیکی خاک، کاهش هزینه،کوتاه شدن زمان اجرا و افزایش طول عمر بهره‌برداری بوده و به منظور تغییر خصوصیات خاک و در نهایت کاهش نشست سازه، بهبود مقاومت برشی خاک، از بین بردن فضاي خالی زیاد در بافت مصالح خاکی و در نتیجه افزایش ظرفیت باربری آن، افزایش ضریب اطمینان در مقابل لغزش شیروانی خاکریزها و سدهای خاکی، کاهش خصوصیات فشرده شدن و تورم خاک انجام می‌شوند.

از کاربردی‌ ترین روش‌های بهسازی خاک می‌توان به موارد زیر اشاره نمود :
میکروپایل

از روش‌های رایج بهسازی خاک، روش میکروپایل می‌باشد. میکروپایل به عنوان یک المان باربر اضافه شده و ضمن افزودن مقاومت خاک، با تزریق دوغاب سیمان خصوصیت‌ های مکانیکی خاک را اصلاح می‌کند. میکروپایل شمع‌هایی با قطر کمتر از 30 سانتی‌متر هستند كه پس از حفر گمانه يا کوبش کيسينگ، آرماتور فولادي در داخل آن جايگذاري شده و بصورت درجا تزريق مي‌شود و مزایایی چون جلوگیری از نشست خاک، افزایش ظرفیت باربری و سختی خاک، ایجاد تراکم، سرعت بالای اجرای کار، صرفه اقتصادی و … را به همراه دارد.

 
مقاوم سازی و بهسازی خاک به روش میکروپایل
بهسازی خاک به روش میکروپایل
نیلینگ

یکی دیگر از روش‌های بهسازی خاک میخ‌کوبی جدار دیوار یا نیلینگ است که با هدف پایدارسازی شیب‌ها و دیواره‌های حفاری و حفاظت از گودبرداری و ساختمان‌های مجاور سازه اجرا شده و در واقع یک مقطع مسلح پایدار ایجاد می‌کند که توانایی نگهداری خاک پشت خود را دارند. ضمنأ لایه سطحی شاتکریت و شبکه میلگرد پس از نصب نیلینگ ها از فرسایش خاک جلوگیری می‌کند. نیلینگ در مواردی چون پایدارسازی ترانشه ها در احداث بزرگراه‌ها و راه‌آهن‌ها و جداره‌های سازه‌های زیرزمینی و سازه‌های شهری کاربرد دارد.
بهسازی خاک به روش تزریق

روش دیگر افزایش ظرفیت باربری خاک و جلوگیری از نشست آب در سازه، تزریق سیمان به خاک می‌باشد. تزریق با پر کردن خلل و فرج خاک علاوه بر موارد فوق، در تثبیت شیروانی‌ها و جلوگیری از تورم نیز کاربرد دارد. تزریق در خاک به انواع مختلفی نظیر تزریق تراکمی، نفوذی، جت و شکست هیدرولیکی اجرا می‌شود.
شمع گذاری در خاک

در موارد کمبود ظرفیت باربری خاک، نیاز به انتقال نیرو به سطوح پایین‌تر خاک وجود دارد، چرا که در سطوح زیرین تراکم و اصطکاک بیشتر، مقاومت بالاتری را به دنبال دارد. لذا در این موارد از روش شمع گذاری استفاده کرده و سازه را نسبت به نشست مقاوم می‌کنیم.

 
مقاوم سازی و بهسازی خاک با کوبیدن شمع
بهسازی خاک با کوبیدن شمع

 
تراکم دینامیکی

تراکم دینامیکی خاک یکی از روش‌های تراکم عمقی خاک است. از فواید تراکم می‌توان به افزایش باربری خاک، کاهش نشست‌های ناخواسته و پایداری شیروانی‌ها اشاره کرد.در طول فرآیند تقویت شالوده، با افتادن چکش از ارتفاع ۲۰ متری به سرعت ۷۲۰ کیلومتر بر ساعت می‌رسیم که در قویترین زلزله‌ها رخ می‌دهد.

 
بهسازی و مقاوم سازی خاک با تراکم دینامیکی
بهسازی خاک به روش ترکم دینامیکی

راهکارهای مقاوم سازی ساختمان های کج شده

شاقولی کردن سازه کج شده هیچ­گاه کار آسانی نبوده است. در واقع هیچ راه حل استانداردی وجود ندارد. نمونه های متعددی از سازه های کج شده غالباً تاریخی وجود دارند که عمدتا به دلیل جذابیت­ های توریستی، کج شدگی شان برطرف نشده است؛ بارزترین نمونه این سازه ها، برج مشهور پیزاست. البته این بدان معنا نیست که انحراف در اجزای باربر، قابل چشم­ پوشی است. بروز این تغییر در سازه، در برخی موارد، تنها قابلیت سرویس دهی مطلوب را سلب می کند و در موارد دیگری ممکن است نشانه ای مبنی بر گسیختگی سازه در آینده باشد. در هر یک از رخدادهای پیش آمده، باید هر مورد به صورت ویژه و انحصاری مورد بررسی قرار گیرد. در مورد سازه های مسکونی، ترک در دیوارهای خارجی، تداخل در باز و بسته شدن درها و یا انحنای غیرعادی سقف ها، حاکی از نیاز به توجه به این امر هستند. علت انحراف سازه از حالت قائم، عمدتا به نشست غیریکنواخت زمین بر می گردد که در اثر مسائل متعددی، از جمله وجود خاک نرم و ضعیف، خاک های تحکیم نیافته و یا تورمی در زیر سازه، تغییر سطح آب زیرزمینی، فعالیت های حفاری و غیره رخ می دهد. برای اجتناب از تغییرشکل های احتمالی در آینده، معمولاً بهره گیری از یک تحلیل دقیق از دلایل محتمل موردنیاز خواهد بود. مطالعه موارد مشابه، در برخی رخدادها می تواند کمک شایانی در بررسی ها باشد. هدف از این مطالعه، بحث در رابطه با مشکلات و راه­ حل هایی است که در حال حاضر جامعه مهندسی با آن ها دست و پنجه نرم می کند.
بهسازی خاک در ساختمان کج شده
مقاوم سازی ساختمان کج شده

در شرایط یک سازه کج شده، اغلب تجاوز از محدوده حالت سرویس، نشانه ای از شروع گسیختگی سازه است. معیار نشست مجاز، در مورد هر سازه با تحلیل استاتیک مقاومت تعیین می شود، با این حال، حتی اگر سازه منحرف شده از سختی مناسبی برخوردار بوده و نشانه ای از ترک در دیوارها نمایان نباشد، باز هم در اثر برون ­محوری، یک سری نیروهای داخلی در سازه به وجود خواهد آمد. در موارد شدیدتر، ممکن است ایستایی سازه نیز مختل شود. مسئله مورد اشاره بیش از همه در سازه های لاغر، که نسبت ارتفاع به پهنا در آن زیاد است، (مانند برج ها و دودکش ها) حاکم است. در این موارد، با اندکی افزایش در زاویه انحراف، لنگر واژگونیِ بوجود آمده، بیشتر از لنگر مقاوم پی بوده و مسئله “ناپایداری کج شدگی ” پدید خواهد آمد. در این موارد، برای اجتناب از فروریزش یا گسیختگی سازه، که در اثر تجاوز از حالت حدی نهایی بوجود می آید، شاقولی کردن سازه بسیار ضروری است.
مقاوم سازی ساختمان کج شده

با کج شدگی سازه، اغلب به عنوان یک پدیده دائمی و یک خرابی مرمت ناپذیر رفتار می شود. در نتیجه سازه­ های با بیش از 5 درصد کج شدگی، اغلب بدون بررسی امکان شاقولی کردن، تخریب می شوند. از سوی دیگر، در مواردی که زاویه انحراف کمتر است، و تنها به دید یک مشکل سرویس دهی مطلوب، که در حال حاضر، خطر فروریزش جدی آن را تهدید نمی کند، به آن نظر می ­شود، اقدام در مورد عملیات اصلاح اغلب به تعویق افتاده و یا نادیده گرفته می شود. اگرچه ممکن است چنین ناسازگاری هایی، اسباب زحمت ساکنین آن سازه را نیز بوجود آورد. در مطالعه ای که توسط Kawulok انجام شده، مشخص شد که شیب های در محدوده 20 تا 25 میلی متر بر متر ارتفاع، توسط کاربران احساس شده و در موارد بیش از آن، کاربری سازه را مختل می سازد. علاوه بر ناملایمتی های بوجود آمده برای کاربران، مشکلات دیگری نیز ممکن است رخ دهد؛ از جمله بی ثباتی المان های دکوراسیون، مشکلات مربوط به زهکشی (شیب معکوس در لوله ها و …)، عملکرد نامناسب دستگاه های لیفت و بسیاری دیگر از مشکلات. میزان نارضایتی در این موارد، به شدت و مدت زمان بروز این مشکل بستگی دارد. در برخی امکانات عمومی شهری و یا تجهیزات صنعتی هر گونه تداخل در سرویس دهی مطلوب، عملکرد پایه ای سیستم را نیز دچار مشکل خواهد کرد.

مسئله دار ترین موارد شاقولی کردن سازه های کج شده، موارد تاریخی هستند؛ چرا که در این موارد، عمدتاً اسناد سازه­ ای یا ژئوتکنیکی در دسترس نیستند. به علاوه، این سازه ها اغلب در مراکز شهرهای تاریخی قرار گرفته و تحت حفاظت سازمان های حفظ میراث فرهنگی هستند که عملیات مطالعه را دچار مشکل کرده و موجب به تعویق افتادن بهسازی می شود. تلاش های متعددی برای پایدارسازی برج پیزا، با روش های مختلف انجام یافته بود، که این عملیات پس از فروریختن برج مشابهی در پاویا در سال 1989 سرعت گرفت. ورودی سازه به مدت 12 سال به روی گردشگران بسته شد و موجب کاهش درآمد شهر از این طریق گشت.

مهم­ترین مسئله در مقاوم سازی و اصلاح کج شدگی ساختمان ها، شناسایی و مطالعه دقیق پارامترهای زمین و آگاهی کامل از شرایط خاک ­های مسئله ­دار است. این خاک ها شامل خاک های با ظرفیت باربری، نفوذپذیری و سختی کم، خاک ها متورم­ شونده و خاک های میان لایه ای است. وجود این خاک ها باید در تمامی مراحل طراحی و اجرا در نظر گرفته شود. مسئله مهم دیگر، محاسبه و پیش بینی مقدار، نوع، شرایط و سرعت بارگذاری است، مخصوصاً زمانی که سازه در منطقه معدنی قرار دارد.

با توصیفات فوق، اگر انحراف سازه قابل توجه بود، باید مقدمات مطالعه، شرایط اصلاح و مقاوم سازی آن، در طی یک تحلیل بسیار دقیق فراهم شود. قبل از هر کاری، باید علل کج شدگی شناسایی شود؛ در این مرحله تحقیقات ژئوتکنیکی و اندازه گیری های جغرافیایی و ارزیابی شرایط تکنیکی سازه بسیار ضروری است. اندرکنش خاک و سازه بایستی برای پیش بینی رفتار سازه در طی عملیات مقاوم سازی ساختمان، با استفاده از روش های عددی و یا آزمایش های با مقیاس مناسب مدل شود. توصیه می شود که روش های مختلف اصلاح مورد بررسی قرار گیرد تا انتخاب مناسبی از بین آن ها انجام گیرد.
علل کج شدگی ساختمان

کج شدگی یک سازه، به ندرت تنها از یک مشکل نشأت می گیرد. در عمل فاکتورهای زیادی هستند که برای رفع مشکل کج شدگی، باید به سراغ غالب ترینِ آن ها رفت. این مشکلات به سه دسته عمده تقسیم می­شوند:

    خصوصیات بستر (مثل ظرفیت باربری کم، آماده سازی نامناسب زمین برای پی، تحکیم غیریکنواخت، و تغییر شرایط آب زیرزمینی)
    پی (مثل عمق مدفون شدگی بسیار کم و نوع پی نامناسب)
    فاکتورهای انسانی (فعالیت های مستقیم یا غیرمستقیم نظیر عملیات حفاری)

در ادامه، برخی از مواردی که ناشی از فاکتورهای فوق هستند توضیح داده شده است.
مسائل مربوط به خصوصیات خاک بستر

طبیعت ناهمگونی خاک بستر (اختلاف ضخامت، وجود میان لایه، تفاوت در تراکم پذیری و درجه پیش­ تحکیم ­یافتگی) همواره باید ضمن طراحی یک سازه مدنظر قرار گیرند؛ چرا که عمده ترین دلیل نشست غیر یکنواخت را تشکیل می دهد. تغییرات غیرقابل انتظار در خاک زیر پی، در اثر عواملی از جمله نوسانات طبیعی آب زیرزمینی (خشکسالی و سیل) رخ می دهد. اعمال بارهای ناگهانی در خاک های ریزدانه نیز موجب کاهش ظرفیت باربری شده و کج شدگی سازه را به همراه خواهد داشت. توجه به این نکته حائز اهمیت است که پدیده کج شدگی تدریجی، به طور عمده در مواردی که خاک چسبنده و یا ارگانیک در زیر پی وجود دارد مطرح می شود. این مسئله احتمالاً به نفوذپذیری کم و در نتیجه مدت زمان تحکیم زیاد (چندین سال) و خزش آن برمی گردد. خاک های غیر چسبنده به ندرت چنین فرآیندهای تغییر حجمی را قبل از اینکه مورد استفاده قرار گیرند، تجربه می کنند.

یکی از مشهور ترین کج شدگی های رخ داده به علت وجود خاک چسبنده ضعیف، کلیسای جامع مکزیک در مکزیکوسیتی است که بین سال های 1573 تا 1813 ساخته شده است. این سازه برای سالیان دراز نشست را تجربه می کرده است و تلاش های ناموفق بسیاری نیز برای اصلاح این مشکل انجام یافته بود. بیشینه اختلاف تراز بین جبهه غربی و تاج به 4/2 متر رسید.
توسعه نشست تفاضلی در کلیسای جامع مکزیک - مقاوم سازی ساختمان
توسعه نشست تفاضلی در کلیسای جامع مکزیک

در سال 1990، زاویه انحراف در بخش جنوبی به 1.15 درجه و در شرق به بیش از 2.86 رسید. عملیات ساختمانی در مکزیک، به دلیل قرارگیری شهر بر روی رس نرم با درجه اشباع بسیار بالا و مقاومت برشی کم، همواره عملیات چالش برانگیزی بوده است. نشست این سازه، در اثر تغییر شرایط آب زیرزمینی، یعنی بهره ­برداری بیش از حد از لایه های آبخوان زیر شهر و کاهش سطح آن (از 5/3 متر به 4/7 متر) رخ داده بود. اگرچه مطالعات دیگر نشان داد که یکی دیگر از فاکتور های مهم دیگر، تراکم غیر یکنواخت خاک بستر در اثر اختلاف در تاریخچه تنش نواحی زمین بود. شهر مربوط به امپراطوری آزتک ها، با سازه های تاریخی متعدد (از جمله اهرام و غیره) بوده که با فتح توسط کنکیستادورهای اسپانیایی در قرن 16 تخریب شد. در زمان ساخت شهر مکزیکوسیتی فعلی، تحکیم ثانویه در مناطق سازه ای آزتک ها آغاز گشته بود، در حالی که نواحی دیگر هنوز در تحکیم اولیه به سر می بردند. شواهد تاریخی حاکی از این بودند که قسمتی از کلیسا بر روی معبد آزتک ساخته شده بود. در نهایت با انجام عملیات تثبیت و بهسازی، که در سال های 1993 تا 1998 انجام گرفت، زاویه انحراف به حدود 0.34 درجه کاهش یافت.

یکی دیگر از موارد مشهوری که دچار این مشکل بود، برج کج پیزاست، که زاویه انحراف بیشینه آن به 5/5 درجه رسیده بود و مطالعات نشان داد که وجود خاک چسبنده متراکم شونده و تغییرات سطح پیزومتریک آب زیرزمینی در دو طرف سازه، موجب تحکیم غیریکنواخت رس در پروفیل خاکی شده بود. لازم به ذکر است که وقفه های طولانی مدت در ساخت، که موجب استهلاک مرحله ای فشار آب حفره ای تولید شده در لایه های رسی می شود، از گسیختگی آن تا وهله ای از زمان جلوگیری کرده بود [4].
شبیه سازی افزایش کج شدگی برج پیزا- مقاوم سازی ساختمان
شبیه سازی افزایش کج شدگی برج پیزا
مسائل مربوط به پی

بهترین نمونه گسیختگی که با عمق مدفون ناکافی و انتخاب نامناسب مصالح پی ارتباط دارد، کج شدگی تعداد زیادی از برج های شناخته شده در ونیز، مثل برج ناقوس کلیسای دی سانتو استفانو و برج ناقوس کلیسای سن جورجیو دی گرچی است. البته وجود خاک های تراکم پذیر و ضعیف نیز در این موارد کم تاثیر نبودند؛ با این حال، اگر پی به خوبی اجرا و محافظت می شد، امکان محدودسازی و حتی اجتناب از کج شدگی نیز دور از انتظار نبود. پی هایی که برای سازه های مهم ونیزی به کار می رفت، عمدتا پی های شمعی بود. با توجه به نیاز به زمان و صرف هزینه زیاد برای اجرا، این شمع ها به ندرت به طول بیش از 3 متر و به قطر بیش از 25 سانتی متر می رسید. لذا بارهای سازه به جای انتقال به لایه باربر، در لایه ضعیف قابل تراکم باقی می­ماندند. به علاوه گستردگی استفاده از شمع های چوبی، که در صورت نوسانات سطح آب زیرزمینی شروع به پوسیدگی می کند، از جمله ضعف های این پروژه ها بود.

در مورد برج پیزا، به نظر می رسد که عمق مدفون بیشتر، ممکن بود که کج شدگی برج را اندکی بهبود بخشد. پی 20 متری این برج در عمق 2 متری زمین قرار دارد. یکی از آخرین اقداماتی که برای تثبیت برج پیزا انجام شده است، اتصال پی آن به دیوارهای کاتینو اطراف است که سطح موثر پی را افزایش می دهد.
 مسائل مربوط به فعالیت های بشری

حفاری های زیرزمینی معادن، برای استخراج زغال­ سنگ، نفت، سنگ نمک و منابع دیگر، سالیان دراز است که در جهان انجام می شود. این بهره برداری ها، موجب آسیب به توده سنگ و در نتیجه تغییرشکل لایه های سنگی و خاکی می شود که عواقبی را در سطح زمین به نمایش می گذارد. یکی از مناطقی که با این مشکل دست و پنجه نرم می کند، سیلزی شمالی در لهستان است که در آن بهره برداری بی رویه ای از منابع زیرزمینی زغال سنگ صورت می گیرد. تخمین زده می شود که سالانه حدود 12000 سازه به این دلیل دچار آسیب و خسارت می شوند. در این مناطق، ترجیح داده می شود که به جای بهره گیری از بک­فیل­های هیدرولیکی گرانقیمت برای پرکردن فضای حفاری شده، هزینه خسارت های پیش آمده برای سازه ها به ساکنین پرداخت شود. یکی از نمونه های مستند از کج شدگی در اثر حفاری، انحراف ساختمان 11 طبقه ای است که توسط Gromsysz تشریح شده است. مطالعات نشان داد که کج شدگی در اثر فعالیت های معدنی رخ داده و نشست غیریکنواخت خاک سست نیز مزید بر علت شده است. این سازه با استفاده از جک های هیدرولیکی شاقول شد.
راهکارهای اصلاح و مقاوم سازی ساختمان های کج شده

روش های شاقولی کردن ساختمان کج شده و از بین بردن انحراف بوجودآمده در این سازه ها، به سه گروه عمده تقسیم پذیرند:

    نشست اجباری قسمت های بلندتر سازه، با استفاده از حذف خاک زیرین
    بالا بردن قسمت های کوتاه تر سازه
    بهره گیری توأم از دو روش فوق

در ادامه سعی شده است پیرامون هر یک از روش ها بحث کوتاهی شود. توجه به این نکته در اینجا حائز اهمیت است که هیچ یک از این روش ها، بدون شناسایی و برطرف کردن عامل کج شدن سازه، به تنهایی مفید فایده نخواهند بود. مقاوم سازی ساختمان کج شده به یک تیم متخصص و مجرب نیازمند بوده و همواره بایستی با ابزارگذاری و کنترل های بلندمدت همراه باشد.
پایین بردن قسمت های بلند تر سازه

در این روش ها، مشخصه های مکانیکی خاک بستر اصلاح می شود. این اصلاحات به خصوص، شامل تغییر تراکم ­پذیری خاک، وضعیت تنش ها، مقدار آب و غیره می شود. شاقول سازی با استفاده از کاهش کنترل شده سختی خاک زیر پی انجام می شود. حجم لایه ها کاهش یافته و نشست اجباری غیر یکنواخت به سازه تحمیل می شود. متعاقباً سازه نیز به وضعیت صحیح خود باز می گردد. از مزیت های روش می توان به عدم تداخل این عملیات با ساختار سازه اشاره کرد. به علاوه اگر این اصلاحات به حجم های زیاد از زمین اعمال شود، مسیر انتقال بار به بستر نیز تغییر چندانی نخواهد کرد. از این روش ها می توان در اصلاح هر نوع ساختمانی، فارغ از تعداد طبقات و نوع پی (گسترده، تکی و غیره) و برای اغلب بسترها (طبیعی و مصنوعی)، به کار برد. با این حال این روش نقاط ضعفی هم دارد؛ از جمله افزایش عمق مدفون که بسته به موقعیت سازه، موجب مدفون شدن طبقات زیرزمین شده یا نیاز به بازسازی زیرساخت های پیرامونی را به همراه دارد؛ آسیب های احتمالی به سازه در حین عملیات خاکی و نیاز به فضای زیاد پیرامون سازه مورد اصلاح برای انجام عملیات. این عملیات اغلب زمانبر است. جدا از این، اصلاح مشخصه های خاک معمولاً مشکل است. نظارت دقیقی نیز باید برای جلوگیری از تغییرشکل های ناگهانی صورت گیرد تا کل عملیات اصلاح از کنترل خارج نشود.
حفاری تحت الارضی

در این روش مقدار کافی از خاک، در وضعیتی کاملاً کنترل شده، بوسیله حفر گمانه هایی از زیر سازه استخراج می شود. بسته به نیاز، حفره ها به صورت قائم، زاویه دار، و یا تحت زاویه مشخصی حفر می شوند. تجهیزات حفاری توسط کیسینگ ­های آماده مخصوص به مناطقی که از قبل مشخص شده اند فرستاده می شوند. به علاوه تغییرشکل بستر را می توان با استفاده از پخش آب درون حفرات تعدیل کرد. تحت وزن سازه، حفرات تنگ تر می شوند و سازه نشست های غیریکنواخت کنترل شده و دوران معکوس را تجربه می کند.

این روش برای اصلاح نشست در سازه های بسیاری به کار رفته است؛ از جمله برج چاد، سیلوهای ترنسکونا و کلیسای جامع مکزیکوسیتی. این ایده در سال 1962 برای اصلاح برج پیزا نیز پیشنهاد شد؛ که کمیته بین المللی حفاظت از برج کج پیزا، در اواخر قرن 20 مجددا به بررسی این ایده پرداخت. پس از انجام آنالیزهای عددی و آزمایشات محلی، عملیات حفاری در فوریه 1999 با حفر 12 حفره با شیب 30 درجه و به طول 1 متر در بستر برج آغاز شد. برای اجتناب از تحرکات غیرمنتظره در طول عملیات حفاری، از 2 تکیه گاه افقی فلزی که در ارتفاع 14 متری برج نصب شده و توسط انکر به دو قاب فلزی در پشت سازه متصل شده بودند بهره گرفته شد. حدود 7 مترمکعب خاک بوسیله مته استوانه ای توخالی به قطر 168 میلی­متر از زیر سازه خارج شد. در نتیجه این عملیات، گوشه شمالی 12 میلی متر نشست کرده و گوشه جنوبی 5/1 میلی متر به بالا حرکت کرد. با احتساب نتایج مثبت حفاری اولیه، عملیات از فوریه 2000 تا فوریه 2001 ادامه یافت. 41 حفره حفر شد و 38 مترمکعب خاک (69% از زیر پی و 31% از زمین جبهه شمالی برج) استخراج شد. در پایان عملیات زاویه انحراف سازه 0.5 درجه کاهش یافت.
 بارگذاری زمین

این روش شامل بارگذاری زمین در سمت بلندتر سازه است. این عملیات مدت زمان زیادی می طلبد و معمولاً قسمتی از آن با باربرداری و تورم خاک، بازمی گردد. بارگذاری زمین نیز یکی از روش های مورد استفاده در اصلاح کجی برج پیزا بود که در این عملیات، بار 600 تنی در فاصله 3/6 متری از جبهه شمالی برج اعمال شد. این بارگذاری به مدت 10 ماه ادامه یافت و موجب کاهش اندکی از کجی (1دقیقه آرک بر سال) شد. این بارگذاری، لنگر واژگونی را 10% کاهش داد. اگرچه به دلیل مسائل زیبایی­شناختی، به صورت دائمی مورد استفاده قرار نگرفت.
سیستم زهکشی/ الکتروسمز

کاهش مقدار آب در خاک های ریزدانه، حجم آن ها را کاهش داده و می تواند به صورت محلی موجب فرونشست شود. برای شتاب بخشی به تحکیم خاک رسی یا سیلتی، که نفوذپذیری بسیار کمی دارند، می توان از الکتروسمز بهره گرفت. این روش، بر پایه پدیده الکتروکینتیک است که جریان آب توسط میدان الکتریکی به قسمت مشخصی از محیط زمین فرستاده می شود. کاربرد الکتروسمز برای زهکشی زمین، مدت هاست که در مهندسی ژئوتکنیک استفاده می شود و فرآیند محاسبات، برنامه ریزی و طرح نصب آن، کاملاً شناخته شده است. الکتروسمز، یکی دیگر از روش هایی بود که برای اصلاح دائمی کجی برج پیزا پیشنهاد شد. ایده، شامل کاهش حجم لایه رسی زیر پی در جبهه شمالی بود. اگر چه بنا به آزمایشات محلی ناموفق، استفاده از این تکنیک متوقف شد. البته، از یک سیستم زهکشی برای کاهش نوسانات سطح آب زیرزمینی در اطراف برج پیزا، که به عنوان یکی از علل کج شدگی شناسایی شده بود، بهره گرفته شد. از این سیستم در اصلاح کج شدگی سیلوی کارخانه شیشه دوبروا گورنیچا در لهستان استفاده شد.
 بالا بردن قسمت های کوتاه­تر سازه

روش های اصلاح انحراف سازه در این گروه، به دو دسته تقسیم می شوند: بالابر هیدرولیکی و پی بندی (دوخت به کف).
 بالابرهای هیدرولیکی

اصلاح ساختمان ها در این روش با استفاده از بالابردن غیریکنواخت سازه توسط جک های هیدرولیکی انجام می شود. سازه موردنظر در این روش، نیاز به مجموعه ای از اقدامات آماده سازی، از جمله برش زدن دهانه ها برای بالابر، آماده سازی و مسلح ­سازهای سازه، نصب جک در دیوارهای باربر پایین­ترین طبقه ساختمان، قطع موقت سیستم گرمایش مرکزی و دیگر تاسیسات دارد. خود فرآیند اصلاح نیز در سه فاز انجام می گیرد. در فاز اول، جداسازی ساختمان با جاساز کردن جداگانه جک هاست. این عمل باعث بوجود آمدن یک شکاف بین دو جک می شود. فاز دوم، بالابردن موازی سازه به میزان 2 تا 3 سانتی متر است. این فاز برای اجتناب از درگیر شدن دهانه های قرارگرفته بر زمین و دهانه روی سازه ضروری است. فاز اساسی عملیات، فاز سوم بوده و شامل بالابردن سطح افقی ساختمان برای هم ترازسازی با بخش دیگر است. پس از پایان عملیات اصلاح، فاز ترمیم سازه، یعنی پر کردن شکاف ها و حفرات به جای مانده از جک ها، اندود دیوارها و اجرای بتن کف در زیرزمین در سطح موردنظر است.

در حال حاضر، سه متد برای اصلاح کج شدگی به طریق بالابرندگی وجود دارد که این روش ها، در نوع بالابر به کار رفته و شیوه کنترل عملیات با هم تفاوت دارند؛ این روش ها عبارتند از بالابرها نیرو کنترل، بالابرهای جابجایی کنترل و بالابرهای غشایی.

با وجود مزیت های متعددی که استفاده از این روش دارد (مثل مدت زمان اجرای کم، عدم تداخل با کاربری سازه و …)، با این حال، نقطه ضعف مسلم آن، تغییر طرح استاتیک پی، از وضعیت توزیع یکنواخت بار (زمانی که سازه بر روی پی قرار دارد) به وضعیت بارگذاری متمرکز است که از جک ها ناشی می شود. لذا لازم است که همواره ظرفیت باربری سازه، پی و خاک بستر برای این تغییر شرایط، کنترل شود.

یکی از موارد استفاده از این روش اصلاح، ساختمان 11 طبقه است. 50 بالابر غشایی که متشکل از غشاهای روغنی با ارتفاع اولیه 60 میلی­متر و قطر 520 میلی­متر بودند، مورد استفاده قرار گرفت. بالابرنده های غشایی در حفرات برش یافته در جاهایی که صفحات دیوارها بر روی دنده های پی قرار گرفته­اند، مستقر شدند. ضخامت اندک دیوارها (200 میلی متر) مستلزم گشاد شدگی محلی آن­ها برای تامین تکیه گاه کامل بالابرها در مقابل قسمت بلندتر ساختمان بودند. قبل از پمپاژ بالابرنده ها در یک توالی طراحی شده، دیوارها بوسیله مقاطع فولادی که به هر دوطرف دیوار متصل شده بودند، مسلح شدند. عملیات اصلاح و مقاوم سازی ساختمان با موفقیت انجام شد و ضمن جلوگیری از رخداد یک فاجعه سازه ای، کاربری ساختمان نیز به طور کامل احیا گشت.
پی­ بندی (دوختن به کف)

پی­ بندی یک متد متعارف ژئوتکنیکی برای انتقال بارهای یک ساختمان از لایه های ضعیف و قابل تراکم به عمق های با ظرفیت بیشتر است. هدف اصلی از این عملیات، پایدارسازی سازه است، ولی امکان بهره ­گیری از این تکنولوژی برای کاهش دوران سازه نیز وجود دارد. بدین منظور، روش های مختلفی مورد استفاده قرار می­گیرد؛ از جمله تزریق با فشار بالا، ریزشمع و غیره.

خانه قدیمی استیجاری در شهر سیلزی شمالی که در اثر نشست غیریکنواخت بر روی زمین قابل تراکم، دچار کج شدگی شده بود، با استفاده از تکنیک تزریق ریزشمع اصلاح و مقاوم سازی شد. در این پروژه، پی بندی با استفاده از 157 ریزشمع انجام شد. طول هر ریزشمع برای نیل به چسبندگی موردنظر (8 متر)، به طور جداگانه تنظیم شد. فاصله ریزشمع ها از یکدیگر 1 متر بود که به صورت متناوب از هر دو طرف دیوار پی اجرا شدند.
مقاوم سازی ساختمان کج شده - بهسازی خاک
تبدیل فونداسیون نواری به گسترده در ساختمان کج شده

یکی از روش های مقاوم سازی سیلوی ترنسکونا که در بخش های قبلی بدان اشاره شد، استفاده از پی بندی بود. بدین ترتیب که پایه های به قطر 1.5 متر که در زیر هر یک از ستون های ساختمان (24 ستون) قرار داده شد و بر روی سنگ بستر زیرین استقرار یافت. به علاوه با توجه به بارهای سنگین و ارتفاع زیاد سازه و بستر کوچک آن، تسلیح پی و سازه روی آن، قبل از عملیات پی بندی ضروری بود. این مسئله با استفاده از پایه های 1.2 متری که خارج از دیوارهای ساختمان بنا شده بودند، انجام گرفت. بدین منظور سیستم خرپایی تعبیه شد و بار به طور موقت به پایه های خارجی انتقال یافت. سپس تونل های دسترسی به زیر پی حفاری شدند تا پایه های داخلی در محل موردنظر اجرا شوند.
بهسازی خاک ساختمان کج شده با شمع- مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی ساختمان کج شده با کوبیدن شمع

عملیات پی بندی، برای کاهش کج شدگی ساعت بیگ بن در لندن که در اثر عملیات تونل زنی رخ داده بود، نیز مورد استفاده قرار گرفت. در این سازه، از تکنیک تزریق جبرانی بهره گرفته شد که در آن مخلوط سیمان، ماسه و آب با توانایی انقیاد بالا، با فشار زیاد در محل مشخص شده به زمین تزریق گشت. در محل اول، 16 لوله تزریق فولادی 50 متری به صورت شعاعی در زیر پی سازه نصب شدند. بیشینه فاصله لوله ها 5/2 متر در نظر گرفته شد. در مجموع، 24 مرحله تزریق به حجم 122 مترمکعب در مدت زمان فوریه 1996 تا سپتامبر 1997 انجام شد. این عملیات از آسیب ­های پیش بینی شده برای بیگ بن جلوگیری کرده و نشست آن را تثبیت کرد.
روش های ترکیبی

روش اهرم دو طرفه در این مورد قابل توجه است. در این روش، قسمت پایین آمده سازه بالا برده شده و همزمان خاک قسمت بلندتر استخراج می شود. در عمل از این روش برای شاقول کردن ساختمان 13 طبقه در ژشوف لهستان بهره گرفته شده است. در ابتدا پی رادیه شبکه ای سازه مسلح شده و یک طره به آن اضافه شد. سپس، شمع های از نوع وولفشولز در زیر طره قرار گرفته و شش بالابر هیدرولیکی بین شمع ها و طره قرار گرفت. در دیگر قسمت بالارفته سازه مورد حفاری قرار گرفت. این عملیات همزمان موجب کاهش اختلاف تراز ارتفاعی دو طرف سازه به 5 سانتی متر شد. البته این رویه تنها زمانی قابل اعمال است که جهت شیب ساختمان موازی با سیستم سازه­ای آن بوده و خاک باربر در عمق زیادی نباشد.



سازه ضد انفجار

در اﺛﺮ ﺗﻤﺎم اﻧﻔﺠﺎرﻫﺎ ﻣﻮجی از ﻫﻮا آزاد می‌ﺷﻮد ﻛﻪ ﺑﻪ ﻧﺎم ﻣﻮج ﺿﺮﺑﻪ ای ﺷﻨﺎﺧﺘﻪ می ﺷﻮد. اﻳﻦ ﻣﻮج ﻫﻮای ﺑﺴﻴﺎر ﻣﺘﺮاﻛمی می‌ﺑﺎﺷﺪ ﻛﻪ ﺑﻪ ﺻﻮرت ﻛﺮوی ﺑﺎ ﺳﺮﻋتی ﺑﺴﻴﺎر زﻳﺎد از ﻣﻨﺒﻊ اﻧﻔﺠﺎر ﺑﻪ ﺳﻤﺖ ﺧﺎرج ﺣﺮﻛﺖ می‌ﻛﻨﺪ. کارشناسان تعادل توانایی تحلیل و طراحی سازه های ضد انفجار با استفاده از آیین نامه های معتبر را دارا می‌باشند. یکی از زمینه‌های این شرکت مقاوم سازی بخشهای مختلف سازه‌ نظیر دیوارهای بتنی مسلح، دالها، عرشه پلها و ایجاد امنیت در برابر بارگذاری انفجاری با استفاده از ﻣﺼﺎﻟﺢ ﺷﮑﻞ ﭘﺬﯾﺮ و روشهای مختلف می‌باشد. در زیر به برخی از این موارد اشاره می‌شود.
مقاوم سازی در برابر انفجار
وقوع انفجار در ساختمان
استفاده از الیاف FRP در مقاوم سازی سازه ها در برابر انفجار

از جمله مزایای استفاده از الیاف FRP در سازه های بتنی کاهش تغییر شکل سازه، کرنش ها و اثرات تخریب در بتن می‌باشد. مصالح کامپوزیتی FRP تنش در میلگردهای داخل بتن را کاهش داده و از جاری شدن میلگردها جلوگیری می کند. طبق مقایسه ای که بین الیاف مختلف FRP  جهت مقاوم سازی در برابر انفجار صورت گرفته است، به ترتیب الیاف یا مصالح کربن، شیشه و آرامید بهترین عملکرد پلیمری را دارند.

در ویدئو زیر یک دیوار تقویت شده با مواد ضد انفجار FRP (سازه ضد انفجار)  آزمایش می شود:

 
نانو فوم

از مصالح نوین نانو فوم برای افزایش مقاومت المانهای مختلف تیر، ستون، دیوار و دالها و حفاظت از ساختمان ها در برابر انفجار استفاده می‌شود. نانوفوم ها با اندازه منافذ بیش از 10 نانومتر بهترین توانایی را برای جذب ضربات شدید و موج انفجار دارند. زمانی که منافذ به اندازه کافی کوچک باشند، این انرژی به شکل بی خطر در سراسر منطقه برخورد پراکنده می شود.
دیوار و حصارهای ضد انفجار

این تکنیک بهترین عملکرد را در آزمایش‌های انفجاری از خود نشان داده است. در این روش دیوار های مخصوصی با خاصیت آیرودینامیک، بارهای ناشی از انفجار را از ناحیه پشتشان به صورت ایمن منحرف می کنند.
به منظور استفاده از تجهیزات الکتریکی در مناطقی که حاوی گازهای قابل اشتعال هستند می‌بایست به طرقی از ایجاد جرقه و در نهایت ایجاد انفجار جلوگیری شود. در این راستا استانداردهای الکتریکی مختلفی برای حفاظت در برابر انفجار در محیط های گازی قابل احتراق وجود دارد که به صورت حفاظت از طریق غوطه وری در روغن، حفاظت از طریق هوای فشرده، حفاظت از طریق جلوگیری از نفوذ گاز قابل اشتعال به داخل تجهیزات و حفاظت از طریق عدم ایجاد جرقه ارائه شده اند. دپارتمان بخش تجهیزات نفت و پتروشیمی ارائه دهنده بهینه ترین روشهای مقاوم سازی تجهیزات و قطعات الکتریکی ضدانفجار (Explosion proof) برای سیستمهای نفت و گاز و بخصوص در صنعت CNG می‌باشد.
بتن الیافی

بتن الیافی نوعی بتن است که در ساخت آن از الیاف خرد پلیمری بهمراه سیمان، آب، سنگدانه استفاده می‌شود. الیاف باعث افزایش پیوستگی، مقاومت کششی، کاهش ترکهای بتن و افزایش نرمی بتن میگردد. جنس الیاف و اندازه آنها به نوع مصرف بتون و مقاومت کششی مد نظر بستگی دارد. الیاف می‌تواند الیاف شیشه یا الیاف فلزی و یا الیاف پلیمری پلی پروپیلن باشد و اندازهٔ آنها معمولاً 3 الی 20 میلیمتر است. این بتن علاوه بر اینکه مصارف گوناگونی در ساخت بنادر و یارد های ساحلی با توجه به شرایط خوردگی و بارهای سنگین، در ساخت اتوبان ها و در بتن های پاششی ( شاتکریت) دارند، بسیار مقاوم در برابر انفجار و ضربه بوده می‌توانند برای ساخت سازه ضد انفجار نیز داشته باشند.
مصالح ضد انفجار eXess

سیستم eXess یک شبکه توری بسیار وسیع و نازک از جنس آلیاژ مخصوصی از آلمینیوم می‌باشد که دارای قدرت انتقال حرارت بسیار بهینه‌ای است. این مصالح در تانکرها و مخازن سوختی مورد استفاده قرار می‌گیرد. کار اصلی مصالح eXess پخش سریع حرارت در مخزن و فرو نشاندن شعله می‌باشد. eXess ها همیشه فعال بوده، در محیط‌های بسیار گرم کارآمدی خود را حفظ می‌کنند، طول عمر زیادی، نصب سریع داشته و از پوسیدگی مخازن جلوگیری می‌کنند.

مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت فولادی

بسیاری از سازه ها و ساختمان ها  به دلایل زیادی از جمله تحمل بارهای ناشی از زلزله، بر اثر حضور در محیط با عوامل خورنده و… دچار ضعف در باربری می شوند. از آن جایی که تعداد این گونه از ساختمان ها کم نیست تخریب و جایگزینی آن ها با ساختمان های جدید امری طولانی مدت خواهد بود که دارای هزینه های هنگفتی نیز می باشد. در مقابل امکان مقاوم سازی این گونه از ساختمان ها با صرف زمان و هزینه بسیار کمتر وجود دارد. لذا در این موارد به سراغ مقاوم سازی میرویم.

امروزه روش های مختلفی جهت مقاوم سازی ساختمان ها وجود دارد که متناسب با ایراد و اشکال ایجاد شده در ساختمان می توان از هر یک از روش های مقاوم سازی استفاده نمود. پارامتر تعیین کننده در انتخاب روش مقاوم سازی ساختمان صرفه اقتصادی آن، سهولت در اجراء و عدم اعمال تغییرات عمده در بخش های مختلف ساختمان می باشد.

یکی از روش های مقاوم سازی سازه های بتنی استفاده از ژاکت فولادی می باشد. ژاکت فولادی می تواند در مقاوم سازی المان های سازه های بتنی اعم از تیر، ستون و… به کار رفته و یا می توان به عنوان یک روش کلی در مقاوم سازی ساختمان به کار گرفته شود.

ژاکت فلزی یکی از روش های مقاوم سازی ساختمان ها می باشد که ضمن افزایش مقاومت و شکل پذیری سازه،تاثیر قابل توجهی در وزن ساختمان ندارد. در این روش مقطع تیر و ستون در محل های آسیب پذیرشان با استفاده از ورق های فولادی تقویت می گردند. ورق های فولادی توسط بولت به عضو مربوطه متصل می گردند.

کاربرد این روش در موارد زیر است:

    محصورکردن بتن
    افزایش مقاومت برشی
    افزایش مقاومت خمشی
    افزایش مقاومت فشاری

مزایای استفاده از مقاوم سازی با ژاکت فولادی

    افزایش شدید مقاومت های مورد نیاز جهت مقاوم سازی المان مورد نظر
    بکارگیری این روش در هر بخش و طبقه از ساختمان میسر بوده و نیازی نیست که المان مورد نظر ( مانند ستون) از روی فونداسیون تا طبقه مورد نظر مقاوم سازی گردذ.
    مصالح  مقاوم سازی ارزان قیمت نسبت به سایر روش های مقاوم سازی ساختمان
    عدم تغییر در ابعاد المان بعد از مقاوم سازی و در نتیجه عدم تغییر در فواصل و فضا ی مورد نیاز معماری
    سهولت تقریبی در اجراء نسبت به مقاوم سازی با ژاکت بتنی

معایب استفاده از مقاوم سازی با ژاکت فولادی

    نیاز به پوشش های ضد حریق در سازه های مهم و افزایش هزینه
    زمان زیاد اجرا و عملیات متعدد کاشت آرماتور و جوشکاری در صورت نیاز به افزایش مقاومت خمشی و برشی
    هزینه زیاد
    نیاز به حجم زیاد گروت و عملیات تزریق
    عدم امکان اصلاح اتصالات در قاب ها
    امکان خوردگی و زنگ زدگی فولاد
    تمایل و امکان کمانش فولاد در اثر بارهای فشاری

تقویت و افزایش باربری ستون بتنی با ژاکت فولادی - مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی با ژاکت فولادی
اجرای ژاکت فولادی

مقاوم سازی با ژاکت فلزی بر حسب مورد می تواند بصورت دور پیچ، نواری v و یا موضعی باشد.
در مواردی که اتصال تیرها و ستون های ساختمان بتنی ضوابط شکل پذیری از جمله فاصله بین خاموت ها را رعایت نمی نمایند ورق های فلزی پیرامون تیر و ستون قرار گرفته و با جوشکاری به یکدیگر متصل می گردند. همچنین این ورق ها باید با بولت به تیر ها و ستون ها وصل گردند تا بتوانند در تحمل لنگر های خمشی و نیرو های برشی ایجاد شده در اتصال مشارکت نمایند. ورق های فلزی پیرامون، علاوه بر ایجاد محصور شدگی در محل اتصال تیرها و ستون ها خردشدگی بتن را به تاخیر انداخته و باعث افزایش مقاومت فشاری آن می گردند.
همچنین برای مقاوم سازی ستون های ضعیف سازه که فاقد آرماتور های عرضی و یا طولی کافی می باشند استفاده از ژاکت فلزی مرسوم است. برای اینکار نیز مشابه قبل ورق های فلزی در اطراف ستون قرار گرفته و توسط بولت به ستون متصل می گردند. این ورق ها همچنین در بالا و پایین ستون با استفاده از چسب اپوکسی به تیر ها و فونداسیون متصل می گردند. استفاده از ژاکت فلزی برای مقاوم سازی ستون ها ضمن افزایش مقاومت برشی و خمشی ستون با ایجاد انحصار مقاومت فشاری بتن را نیز افزایش داده و همچنین از کمانش آرماتورهای طولی جلوگیری می نماید.
در مواردی که هدف مقاوم سازی تنها افزایش مقاومت برشی تیر و یا جبران کمبود خاموت در ستون ها برای جلوگیری از کمانش آرماتورهای طولی باشد بجای ورق فلزی می توان از نوارهای فلزی پیرامونی استفاده نمود. در شکل زیرمشاهده می گردد که برای ایجاد محصور شدگی بتن و در نتیجه افزایش مقاومت فشاری ستون از نوارهای فلزی استفاده شده است. برای آنکه نیروی برشی بتواند بین عضو بتنی و ورق فلزی منتقل گردد باید اتصال مناسب بین آن دو بر قرار گردد. روش مرسوم برای ایجاد این اتصال آن است که قبل از نصب ورق ها سوراخ هایی در عضو بتنی و ورق های فلزی ایجاد شده، سپس ورق ها بر روی عضو قرار گرفته و بولت ها داخل سوراخ نصب می گردند، سپس فضای باقی مانده داخل سوراخ توسط اپوکسی پر می گردد.
نحوه قرارکیری ورق های فولادی در اجرای ژاکت فولادی- مقاوم سازی ساختمان
جزییات اجرای ژاکت فولادی در ستون بتنی

مقاوم سازی ساختمان ها با ژاکت بتنی

بسیاری از سازه های بتنی عمری در حدود چندین دهه دارند اما بر اثر حوادث طبیعی مثل زلزله، باد و یا بر اثر خستگی و حضور عوامل خورنده آسیب دیده اند. از آن جا که اکثر سازه ها اهمیت زیادی دارند و جایگزین کردن آن ها با سازه های جدید فاقد توجیه اقتصادی است نیاز به مقاوم سازی و بهسازی این نوع از سازه ها داریم.

یکی از روش های مرسوم تقویت اعضای بتنی استفاده از روکش یا ژاکت بتنی می باشد. اصلاح موضعی اجزای سازه‌ ای بتن مسلح به‌ منظور افزایش سختی و مقاومت یکی از روش‌های متداول بهسازی لرزه‌ای و مقاوم‌ سازی ساختمان به شمار می آید. در این میان می‌توان به ژاکت بتنی به‌عنوان یکی از این روش‌ ها اشاره نمود. ژاکت بتنی شامل لایه‌ ای بتن، میلگردهای طولی و خاموت های بسته می‌ باشد.

در این روش المان هایی که دارای ضعف باربری می باشند با اضافه کردن آرماتورهای طولی و اجرا برشگیر فولادی و قالب بندی و اجرای بتن ریزی مجدد بهسازی می شوند. مزیت این روش نسبت به سایر روش های مقاوم سازی متداول گستردگی استفاده از آن در همه ی بخش های سازه می باشد. به طور مثال مقاوم سازی فونداسیون را نمی توان با ژاکت فولادی انجام داد یا به ندرت می توان در مقاوم سازی دیوار برشی از ژاکت فولادی استفاده کرد.

 
افزایش ظرفیت باربری و مقاوم سازی تیر با ژاکت بتنی- مقاوم سازی ساختمان
مقاوم سازی با استفاده از ژاکت بتنی

 
هدف از مقاوم سازی با ژاکت بتنی

هدف از اجرای این روش، کاهش قابلیت تغییر شکل اعضای ناکارآمد است، چراکه این اعضا در شرایط طراحی و مطابق واکنش‌ های ساختمان به وضعیت حدی تعیین‌ شده خود نخواهند رسید. ژاکت‌ های بتن آرمه زمانی به‌کار می‌ روند که اعضای سازه‌ ای دچار آسیب‌ دیدگی شدید شده باشند یا مقاومت لرزه‌ ای آنها ناکافی باشد. در صورت امکان، ژاکت بتنی دور تا دور اجزای سازه‌ ای و در غیر این صورت در یک یا چند وجه آنها اجرا می‌شود.
مزایای مقاوم سازی با ژاکت بتنی در سازه ها

    همگن و همجنس بودن روش مقاوم سازی با المان نیازمند مقاوم سازی
    مقاوم بودن المان مقاوم سازی شده و عدم نیاز به اعمال پوشش ضد آتش بر روی آن.
    عدم تغییر در میزان خوردگی و زنگ زدگی المان مقاوم سازی شده.
    تقریباً بهترین گزینه برای مقاوم سازی دیوارهای برشی و مقاوم سازی فونداسیون می باشد.

معایب روش مقاوم سازی با ژاکت بتنی در سازه ها

    تغییر در ابعاد المان مقاوم سازی شده و بزرگتر شدن طول و عرض آن که این امر باعث تغییر در جانمایی المان مقاوم سازی شده در پلان معماری و کوچکتر شدن فضاها و فواصل مورد نیاز می شود.
    بدلیل بزرگ شدن ابعاد المان سختی و مقاومت المان افزایش یافته و می بایست کنترل هایی در خصوص کنترل تیر قوی – ستون ضعیف بعمل آید.
    در ارتباط با مقاوم سازی ستون های بتنی با روش ژاکت بتنی نمی توان به راحتی ستون واقع در طبقات را بدون در نظر گرفتن ستونهای طبقات پایین تر مقاوم سازی نمود. (بدلیل ایجاد ستون بزرگتر بر روی ستون کوچکتر)
    اجراء تقریباً مشکل نسبت به سایر روش های مقاوم سازی ساختمان به دلیل نیاز به عوامل اجرایی مختلف مانند اکیپ اجرایی کاشت میلگرد و اکیپ قالب بند ، آرماتور بند و بتن ریز می باشد.

 
مقاوم سازی ساختمان با ژاکت بتنی
مقاوم سازی با استفاده از ژاکت بتنی

 
اجرای ژاکت بتنی

اجرای ژاکت بتنی بهتر است با قالب و بتن خود تراکم اجرا گردد ولی اگر روکش بتنی ضخامت کمی داشته باشد، استفاده از روش بتن پاشی بهتر از بتن‌ریزی می‌باشد.  در ایـن روش پس از بستن آرماتورها به دور ستون، قالب‌بندی و  بتن‌ریزی به صورت مرحله‌ای انجام می‌شود. ارتفاع قالب در هر مرحله باید طوری باشد که  بتن‌ریزی و تراکم آن امکان‌پذیر باشد.  بتن‌ریزی در قسمت فوقانی زیر سقف مشکل‌ترین قسمت است. در شکل اجرای روکش بتنی ستون با روش بتن پاشی نشان داده شده است. برای اجرای بتن شاتکریت مطـابق شـکل از کرمبندی استفاده می‌شود.

برای اطمینان از عمل مرکب بتن قدیم و جدید باید سطح بتن قدیم را با تیشه یا قلم مضرس نمود و یـا سطح آنها را با چسب های شیمیایی پوشاند. آزمایشات و تجارب گذشته نشان می‌دهد که زبر نمودن سطح بتن برای پیوستگی بتن قدیم و جدید کافی می‌باشد، ولی با کاشت میخچه(میلگرد) در فاصله 300 تا 500 میلیمتر عمل مرکب بین بتن قدیم و جدید بـه شکل کاملاً مشهودی افزایش می یابد.

اگر روكش بتني ستون را محصور نمايد ، انقباض بتن جديد منجر به ايجاد اصطكاك بين بتن قديم و جديد مي گردد و احتياجي به كاشت بولت نخواهد بود.

حداقل مشخصات فني براي روكش هاي بتني بصورت زير ارائه شده است . لازم به ذكر است كليه ضوابط آيين نامه بتن ايران برای طرح و اجرای روكش بتنی بايد اجرا گردد.

1- مقاومت مصالح جدید باید برابر و یا بیشتر از مقاومت مصالح موجود باشد، توصیه می گردد مقاومت فشاری بتن روکش حد اقل 5MPa بیشتر از بتن موجود است.

2- برای ستون هایی که به آزماتورهای اضافی احتیاج ندارند، استفاده از چهار آرماتور طولی با قطر 16 میلیمتر که با خاموت هایی به قطر 8 میلیمتر محصور شده اند ضروری است.

3- حداقل ضخامت روکش بتنی 100 میلیمتر می باشد.

4- حداقل قطر خاموت 8 میلیمتر و حداکثر آن 14 میلیمتر می باشد. زاویه خم انتهای خاموت ها 135 درجه می باشد.

5- فاصله محور به محور خاموت ها نباید از 200 میلی متر تجاوز نماید، لیکن ترجیحا فاصله خاموت ها نباید از ضخامت روکش بیشتر شود. در فاصله 1/4 ارتفاع ستون از بر تکیه گاه، فاصله خاموت ها نباید از 100 میلیمتر بیشتر شود.

6-فاصله آماتورهای متوالی افقی ستون نباید از هیچ یک از مقادیر زیر بیشتر شود:

الف: 12 برابر قطر کوچکترین میلگرد طولی اعم از اینکه منفرد باشد یا عضوی از گروه میلگردهای در تماس بشمار آید.

ب: 48 برابر قطر میلگرد خاموت ها

پ: 250 میلیمتر

اگر مقاومت بتن روكش از مقاومت بتن موجود بيشتر باشد به هنگام تحليل مقاومت خمشی ستون مقاوم سازي شده، می توان مقطع ستون را برابر مقطع افزايش يافته و مصالح آن را همانند مصالح اوليه ستون در نظر گرفت. با فرضی محافظ كارانه، می توان ظرفيت خمشی تسليم و نهايي ستون را تا 90% مقادير محاسبه شده در نظر گرفت. افزايش ظرفيت برشی را مي توان بر اساس مقدار خاموت های اضافه شده محاسبه نمود. براي محاسبه مقدار دورگيري نيز تنها خاموتهای اضافه شده در نظر گرفته مي شود.



تقویت سازه‌ها با FRP

در سازه‌ها با مصالح مختلف ممكن است لزوم به تجديد نظر در سازه ايجاد شود. تخريب و ساخت مجدد سازه و يا مقاوم‌سازی گزينه هايی هستند كه در اين مواقع خود نمايی مي‌كنند. مقاوم سازی سازه، بواسطه جلوگيری از بروز مشكلات زياد و هزينه‌های سنگين، راه حل مناسبی جلوه می نمايد. عموماً بحث مقاوم‌سازی در سازه‌ها در دو حالت عمدتاً مطرح مي‌گردد.  دليل اول تغيير در ظرفيت لازم اجزاي سازه‌اي مي‌باشد. اين مهم در مواردي پيش مي‌آيد كه ظرفيت طراحي اجزاي سازه‌اي ناكافي باشد. طراحي و اجرا بر اساس كدهاي قديم عموماً منجر به اين خلل مي‌گردد. همچنين گذشت زمان و افزايش طول عمر سازه نيز مي‌تواند باعث كاهش ظرفيت آن گردد. دليل دوم كه یک سازه را نيازمند به مقاوم‌سازي مي‌كند، تغيير در تقاضاي نيرو يا تغيير مكان در المان‌هاي سازه‌اي مي‌باشد. به عنوان نمونه سازه‌اي كه براي كاربري خاصي طراحي گرديده است، ممكن است تحت اثر نياز نيرويي بالاتر از مقادير محاسبه شده در طراحي اوليه قرار گيرد.

سازه‌های بتن آرمه به عنوان بخش گسترده‌ای از سازه‌ها، چنانچه بر حسب محاسبات دقیق و روابط شکل‌پذیری، طراحی و اجرا شوند، ساختمان‌های بسیار مطلوبی خواهند بود. اما در کشور ما بسیاری از ساختمان‌های بتن‌آرمه به دلیل کیفیت نامطلوب اجرا از جمله آرماتورگذاری نامناسب، اجرای نامناسب بتن‌ریزی، کیفیت پایین مصالح و نیز عدم رعایت ضوابط شکل‌پذیری در طراحی و اجرا در برابر زلزله رفتار مناسبی ندارند. از جمله این رفتارها می‌توان به عدم تأمین مقاومت برشی در تیرها و ستون‌ها، شکست برشی اتصال تیر به ستون، عدم تأمین مقاومت برشی در هر طبقه، ناپایداری جانبی و از دست رفتن باربری ثقلی و جانبی در ستون‌ها اشاره کرد که در هنگام وقوع زلزله منجر به خسارت‌های شدید و گاهاً انهدام کلی سازه می‌گردد.

هم چنین ساختمان های مصالح بنایی از قدیمی ترین و رایج ترین ساختمان های موجود می باشند به طوری که بر طبق آمار بیش از 70 درصد ساختمان های موجود در کشور (به جز پایتخت) با استفاده از آجر و ملات ساخته شده اند. این نوع از ساختمان ها نیز به دلیل عدم مورد توجه قرار گرفتن ضوابط و الزامات آیین نامه ای مربوطه، در برابر زلزله بسیار آسیب پذیر هستند. نظر به فراوانی این ساختمان ها و عدم امکان تخریب و جایگزین کردن آن ها با ساختمان های جدید برای حفظ عملکرد این ساختمان ها نیاز به مقاوم سازی ساختمان آن ها داریم.
بهسازی و تقویت سازه‌ها با FRP

به دنبال فرسوده شدن سازه‌هاي زير‌بنايي و نياز به تقويت سازه‌ها براي برآورده کردن شرايط سخت‌گيرانه طراحي و لرزه ای، طي دو دهه اخير تأکيد فراواني بر روي تعمير و مقاوم‌ سازي سازه‌ها در سراسر جهان، با تکنيک‌هاي استفاده از مواد مرکب FRP به عنوان مسلح‌ کننده خارجي (به دليل خصوصيات منحصر به فرد آن من جمله مقاومت بالا، سبکي، مقاومت شيميايي و سهولت اجرا) صورت گرفته است. از طرف ديگر، اين تکنيک‌ها به دليل اجراي سريع و هزينه‌هاي کم جذابيت ويژه‌اي يافته‌اند.

بازسازی و مقاوم‌سازی ستون‌های بتن آرمه به دلایلی مانند تغییر کاربری و یا نیاز به بهبود مقاومت و شکل‌پذیری سازه در برابر اثرات غیرخطی در بتن مسلح در هنگام وقوع زلزله از یکسری مکانیزم‌هایی شامل شکست بتنی و ترک خوردن آن، کمانش آرماتورها و غیره نتیجه می‌شود. استفاده از ورق‌های فولادی جهت مقاوم‌سازی سازه‌های بتن مسلح رایج و معمول می‌باشد. برای افزایش مقاومت خمشی و انعطاف‌پذیری و مقاومت برشی ستون‌ها می‌توان از روش ژاکت بتنی و یا FRP استفاده کرد.
مقاوم سازی و تقویت ساختمان با الیاف FRP
مقاوم سازی با FRP

لازم به ذکر است که مانند هر مصالحی، FRP ها دارای نقاط ضعفی نظیر حساسیت در مقابل آتش و ضعف در تحمل تنش‌های فشاری می‌باشند. نکته مهم دیگر آن که پیوستگی بین ورق FRP و سطح عضو بتنی در بیشتر موارد حلقه بحرانی در این مجموعه می‌باشد.
معرفی FRP

FRP الیاف پلیمری تقویت شده، نوعی ماده کامپوزیت متشکل از دو بخش فیبر یا الیاف تقویتی است که به وسیله یک ماتریس رزین اپوکسی (ماده چسبنده) از جنس پلیمر احاطه شده‌اند. به بیان ساده‌تر کامپوزیت‌های FRP متشکل از یکسری فیبر یا الیاف که درون رزینی به عنوان ماتریس یا زمینه قرار گرفته که در آن‌ها الیاف بلند و ممتد 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.
تقویت سازه‌ها با FRP

تعادل با دانش، تجهیزات و نیروهای متخصصی که در اختیار دارد، انواع پروژه ها را با بکار گیری مبانی حرفه ای مهندسی منطبق بر آخرین تحقیقات و ضوابط آیین نامه ای و نشریات معتبر FRP و جدیدترین روشها و مرغوب ترین الیاف FRP با بهترین کیفیت را در اسرع وقت اجرا می‌نماید. از جمله موارد مقاوم سازی با الیاف پلیمری کامپوزیتی FRP توسط این شرکت بدین شرح می‌باشد:
– افزایش کرنش ستون های بتنی با استفاده از دورپیچ های FRP
– تقویت خمشی تیرهای بتنی با مصالح کربن FRP
– تقویت برشی یا افزایش شکل پذیری تیرها یا ستونهای بتنی
– تقویت خمشی و برشی دیوارهای برشی بتنی
– تقویت خمشی و برشی دال ها توسط ورقه ها یا شیت های پلیمر کربن
– تقویت اتصالات با FRP
– افزایش مقاومت در برابر عوامل محیطی مانند خستگی، خوردگی، رطوبت، تغییر دما و….
– افزایش مقاومت ، عمر مفید ، بهسازی و مقاوم سازی تاسیسات و تجهیزات (سازه های خاص) توسط سیستم های کامپوزیتی
– تقویت عرشه پل با استفاده از الیاف کربن

 

مقاوم سازی سازه ها

معمولا هرگاه صحبت از مقاوم سازی به میان می آید، اولین سوالی که در ذهن ایجاد می شود، این سوال است که “مقاوم سازی سازه ها نسبت به چه عاملی ؟”. مقاوم سازی سازه ها می تواند نسبت به زلزله، سیل، طوفان یا هر شرایط طبیعی یا غیر طبیعی دیگری صورت پذیرد (برای مثال در برنامه چهارم توسعه در تعریف پدافند غیر عامل به مقاوم سازی در برابر اقدامات خصمانه دشمن! اشاره شده است.) همه ی این تعریف ها اهمیت مقاوم سازی سازه ها را نشان می دهد.

رویکرد مثبت در کشورهای پیشرفته به روش های نوین مقاوم سازی ساختمان با توجه به بهبود عملکرد سازه های بهسازی شده، کاهش چشمگیر هزینه ها و اجرای ساده تر این روش ها منجر به تمایل استفاده بیش از پیش از این روش ها شده است. پژوهش در زمینه مقاوم سازی سازه ها در این کشور ها به یکی از بحث های روز مورد نظر محققان در مراکز پژوهشی تبدیل شده است. با توجه به پیشرفت مهندسی مواد و به دنبال آن ظهور مصالح با مشخصات مکانیکی ویژه همچون الیاف FRP تولید شده در شرکت CTech-LLC آلمان، مهندسان طراح و کارشناسان مقاوم سازی برای انتخاب مصالح به منظور اجرای طرح های بهسازی با محدودیت های کمتری روبرو هستند.

قرارگیری کشور ایران در پهنه با خطر زلزله بالا و تجربه های زلزله های قوی رخ داده در ایران و از طرفی بافت های فرسوده شهری و روستایی با ساختمان های قدیمی و غیر مهندسی بدون مقاومت کافی در برابر زلزله منجر به ثبت آمار بسیار بالایی از تلفات جانی و مالی در کشور ایران شده است. در ادامه تعداد بسیار محدودی از زلزله های تاریخی ایران به همراه تعداد کشته های هر رخداد ذکر شده است، سیلاخور،1288، 8000 کشته، طبس 1357، 19600 کشته، منجیل و رودبار1369، 35000 کشته، بم، 1382، 41000 کشته و سرپل ذهاب، 1396، حدود 500کشته. با توجه به مطالب گفته شده و آمار خسارت جانی اشاره شده اهمیت موضوع مقاوم سازی ساختمان  (مستقل از نوع کاربری) غیر قابل انکار می باشد.

پس از وقوع زلزله های قوی یا سایر رخدادهای طبیعی یا انسانی شریان های حیاتی به عنوان مسیرهای امداد رسانی به مناطق حادثه دیده از اهمیت ویژه ای برخوردار خواهند بود. که در نتیجه علاوه بر مقاوم سازی ساختمان ها، مقاوم سازی سازه ها و شریان های حیاتی مانند بهسازی پل ها و سد ها و … از جمله فعالیت های مهم برای مقاوم سازی سازه ها در مناطق مستعد بحران های طبیعی یا انسانی می باشد.

از طرفی تجربه زلزله های رخ داده در ایران نشان می دهد که متاسفانه بسیاری از مراکز حیاتی و امدادی همچون ساختمان های بیمارستان ها، آتش نشانی و سایر مراکز امدادی به دلیل ضعف های مقاومتی پس از وقوع زلزله اصلی شاهد افت شدید عملکردی و در نتیجه اختلال در امر امداد رسانی شده اند. از این رو همچون سایر کشورها، رویکرد و حرکت به سوی مقاوم سازی سازه ها به ویژه ساختمان های حیاتی در مبحث مدیریت بحران در کشور ایران از اهمیت بالایی برخوردار است.
تخریب ساختمان در اثر زلزله در سر پل ذهاب کرمانشاه- مقاوم سازی ساختمان

تخریب ساختمان بتنی در زلزله سر پل ذهاب

مقاوم سازی سازه ها در بحث مدیریت بحران در دو فاز قابل اجرا است:

الف) قبل از حادثه: در حقیقت بهترین زمان برای مقاوم سازی سازه ها قبل از بروز حادثه است. در این مورد کارشناسان مقاوم سازی با بررسی های میدانی و شبیه سازی نرم افزاری از سازه های موجود نیاز به مقاوم سازی ساختمان را تحت خطر مورد نظر (زلزله، سیل، حریق، انفجار و…) را بررسی کرده و در مورد نیاز سازه موجود به بهسازی و یا عدم نیاز اظهار نظر خواهند کرد.

ب) بعد از حادثه: در این مرحله ممکن است سازه موردنظر تحت اثر یک حادثه دچار خسارت هایی شده باشد و در این مرحله تیم ارزیاب در محل حضور یافته و با ارزیابی وضعیت سازه خسارت دیده می پردازد. در این مرحله می توان سازه مورد نظر را در صورت نیاز برای حادثه های بعدی با انواع روش های مقاوم سازی، مقاوم سازی و ترمیم نمود.

رویکرد های مقاوم سازی

شرکت های مقاوم سازی برای مقاوم سازی سازه های مختلف روش ها و ایده های گوناگونی را پیشنهاد می دهند؛ از جمله استفاده از الیاف کربن که خود به دو دسته  الیاف کربن تک جهته و الیاف کربن دوجهته، و استفاده از الیاف شیشه که آن هم به دو دسته ی الیاف شیشه تک جهته و الیاف شیشه دو جهته تقسیم میشود، میراگرها، جداگرهای لرزه ای، ژاکت بتنی یا فولادی و … که هر کدام از این روش ها با توجه به شرایط موجود پروژه، سطح خطرپذیری منطقه مورد مطالعه و ارزیابی ها اقتصادی مورد استفاده قرار می گیرند. به منظور انتخاب یک طرح مناسب مقاوم سازی ابتدا با توجه به وضعیت موجود سازه و ژئوتکنیکی محل پروژه مطالعات نیازسنجی بهسازی سازه ای  یا ژئوتکنیکی صورت می گیرد. در این مرحله شرایط پروژه همچون نوع سازه و محل قرار گیری آن، کاربری پروژه، عمر مفید ساختمان شرایط موجود سازه و شرایط محیطی پروژه مورد بررسی قرار می گیرد. در صورت وجود نقشه های اجرایی سازه، کارشناسان بهسازی با مراجعه و بازدید از پروژه مورد نظر تطابق نقشه های اجرایی را با سازه مورد نظر بررسی می کنند و در صورت نبود نقشه های پروژه ابعاد و اندازه های هندسی، اطلاعات مقاومتی مصالح و کیفیت اجرای پروژه با توجه به فرم ها و روش های ارزیابی سریع سازه گرد آوری می شود. در مرحله دوم با توجه به جمع بندی های صورت گرفته بر اساس اطلاعات گردآوری شده از سازه و شرایط موجود کارشناسان بهسازی و مهندسان محاسب راهکارهای مقاوم سازی سازه مورد نظر را پیشنهاد داده و هرکدام به تفکیک مورد ارزیابی فنی و اقتصادی قرار خواهد گرفت. در این مرحله با توجه به نقشه های به دست آمده از مرحله قبل، سازه در نرم افزار های مناسب شبیه سازی شده و با مدلسازی هر کدام از طرح های بهسازی تحت اثر رخداد مورد نظر ظرفیت سازه و میزان بهبود ظرفیت سازه به صورت دقیق مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. همچنین در این مرحله هر یک از طرح های مقاوم سازی به صورت دقیق از نظر اقتصادی و اجرایی مورد بررسی قرار می گیرد. در در نهایت در آخرین مرحله با توجه به اطلاعات و ارزیابی های فنی و اقتصادی بهینه ترین طرح از بین راهکارهای مقاوم سازی ارائه شده به عنوان طرح بهسازی نهایی ارائه خواهد شد.

در ساختمان های متداول افزایش دانش در زمینه زلزله شناسی، پیدایش محصولات سبک تر و ارزان تر با مقاومت بیش تر در صنعت ساختمان و پیشرفت روش های بهسازی سازه ها و همچنین تدوین مقررات و آیین نامه های مربوط به طراحی و اجرا سازه ها در جهت بهبود رفتار لرزه ای منجر به افزایش نیاز به مسائل مقاوم سازی سازه ها شده است و در نتیجه مقاوم سازی ساختمان های موجود نیز با توجه به نوع کاربری و درجه اهمیت آن ها امروزه مورد توجه بسیار قرار گرفته است.

از طرفی به دلیل وجود سرمایه زیاد در برخی صنایع و اهمیت این صنایع برای کشور، مقاوم سازی صنایع و زیرساخت های مرتبط با آن ها بسیار مهم تلقی می شود. با این نگرش مقاوم سازی سازه های صنعتی و تاسیساتی و  بسیاری از پالایشگاه ها، نیروگاه ها، تصفیه خانه ها، خطوط انتقال و بسیاری موارد دیگر انجام می شود. این نکته را باید مدنظر داشت که از جنبه مالی مقاوم سازی سازه های صنعتی و همچنین شریان های حیاتی در بیشتر موارد نسبت احداث مجدد این زیرساخت ها از توجیه اقتصادی بالاتری برخوردار است.
مقاوم سازی سازه های صنعتی

مقاوم سازی مخازن فولادی

در این راستا استفاده از روش های نوین مقاوم‌ سازی از جمله استفاده از  FRP ، میراگر های متناسب با پروژه، استفاده از پوشش های محافظتی و ضدحریق نسبت به روش های متداول مقاوم سازی و به نسبت قدیمی تر مقاوم‌سازی با فولاد و بتن باعث صرفه جویی در وقت و هزینه و کارایی بهتر می شود.

با توجه به تجربه تلخ آتش سوزی و تخریب ساختمان پلاسکو (1395)، امروزه رویکرد کارفرمایان و مهندسان صنعت ساختمان به حفاظت از ساختمان ها در برابر حریق تغییر کرده است و موضوع حفاظت از ساختمان در برابر حریق به یک موضوع ضروری تبدیل شده است. با توجه به ضعف اساسی سازه های فولادی در برابر حریق، نیاز به حفاظت از این سازه ها در مقابل آتش سوزی و بروز خسارت های جانی و مالی بالا نسبت به گذشته بیشتر احساس می شود. در این زمینه روش ها و مصالح جدیدی همچون پوشش ضد حریق و رنگ های منبسط شونده برای حفاظت از ساختمان ارائه شده است که با ایجاد تاخیر در رسیدن حرارت به المان های سازه ای، مقاومت ساختمان در برابر حریق را بهبود می بخشد.

دلایل نیاز به مقاوم سازی سازه ها

اولین و مهم ترین گام به منظور ارائه یک طرح مناسب مقاوم سازی در پروژه های عمران شناخت وضعیت موجود سازه و ارزیابی اجمالی ضعف های احتمالی پروژه مورد نظر با توجه به نقشه های موجود و ارزیابی میدانی از سازه است. در مرحله بعد مطابق با اطلاعات به دست آمده از وضعیت پروژه و تجهیزات موجود راهکار بهسازی لرزه ای و تقویت سازه پیشنهاد و اجرا می شود.

با توجه به تغییر رویکرد مقررات ساختمانی و توجه بیشتر آیین نامه های ساختمانی به بحث زلزله و مقاوم سازی سازه ها استفاده از طرح های بهسازی و تلاش در مسیر اصلاح و افزایش کارآمدی این راهکارها روز به روز بیشتر شده است.

از مهمترین دلایل نیاز به مقاوم سازی ساختمان می توان موارد ذیل را برشمرد:
ضعف های اجرایی

متاسفانه اجرای ساختمان در کشور ما به دلایل مختلفی از کیفیت و دقت بالایی  برخوردار نبوده و در مواردی سازه های ساخنه شده یا حتی سازه های در حال ساخت نیاز به طرح مقاوم سازی در برابر زلزله خواهند داشت. به وفور مشاهده شده است که به دلیل ضعف های اجرایی همچون طرح اختلاط نامناسب بتن، اجرای نامناسب بتن ریزی، عدم رعایت رواداری های مجاز آیین نامه ای، جوشکاری غیر اصولی و … در سازه های ساخته شده خسارت هایی مشاهده می شود. در این موارد طرح های بهسازی مناسب می تواند ضعف های سازه ای را برطرف کرده و در زلزله های احتمالی، سازه مقاومت مناسبی را از خود نشان دهد.
شناخت بیشتر زلزله

با توجه به اینکه در چند دهه اخیر بحث مهندسی زلزله در جهت شناخت بیشتر زلزله ها و تاثیرات مخرب آن ها بر سازه های ساخته شده دست بشر در مناطق لرزه خیز پیشرفت چشمگیری داشته است که منجر به تغییرات در آیین نامه های طراحی ساختمان در برابر زلزله ها گردیده است. در بعضی موارد سازه های طراحی شده بر اساس ویرایش های اولیه آیین نامه ها و استاندارد های لرزه ای در مقایسه با سازه هایی که با ویرایش های جدیدتر طراحی شده اند دارای مقاومت لرزه ای کمتر از حد مورد انتظار هستند. در نتیجه سازه های ساخته شده با ویرایش های قدیمی تر ممکن است نیاز به بهسازی لرزه ای داشته باشند.

مقاوم سازی عرشه پل

تغییر در کاربری سازه ها

از آنجا که با تغییر کاربری ساختمان بارهای ثقلی و به دنبال بارهای جانبی وارده بر ساختمان تغییر می کند، در صورتی که این تغییر منجر به افزایش بارهای اعمالی شود قبل انجام تغییر کاربری، سازه موجود را باید برای کاربری جدید مورد ارزیابی سازه ای مجدد قرار گیرد و در صورت نیاز طرح های مناسب بهسازی پیشنهاد و اجرا گردد. به عنوان نمونه فرض کنید کارفرما (مالک) یک ساختمان مسکونی قصد دارد کاربری ساختمان را به انبار تغییر دهد در این مورد در صورتی که بار اعمالی در کاربری جدید خیلی بیشتر از کاربری قبلی سازه باشد، با طرح های متناسب مقاوم سازی ساختمان می تواند ظرفیت سازه را افزایش داد.

همچنین طرح های بهسازی برای سازه هایی که کارفرما (مالک) قصد افزایش طبقات را دارد در صورت نیاز می تواند راهگشا باشد. در این مورد هم افزایش طبقات ساختمان منجر به افزایش بارها شده و استفاده از طرح های بهسازی سازه ضروری خواهد شد.

مراحل مقاوم سازی سازه ها

به منظور انجام یک طرح مقاوم سازی پس از درخواست کارفرما، کارشناسان مقاوم سازی به منظور ارزیابی وضعیت موجود سازه و در صورت نیاز تهیه نقشه از سازه موجود، با انجام بازدیدهای میدانی و برداشت اطلاعات از سازه با استفاده از آزمایش های مقاوم سازی و همچنین انجام مدلسازی عددی سازه موجود در نرم افزارهای تخصصی، طرح های مقاوم سازی مختلف را از نظر اجرا و جنبه اقتصادی بررسی و مقایسه کرده و در انتها موثرترین طرح اجرایی با حداقل هزینه به منظور اجرا به کارفرما پیشنهاد خواهد شد.

مسائل اقتصادی و مالی طرح مقاوم سازی یکی از موثرترین فاکتورها در انتخاب و اجرای یک طرح مقاوم سازی محسوب می شود. این موارد به صورت مستقیم و غیر مستقیم بر هزینه تمام شده طرح موثر خواهد بود. به عنوان یک نمونه اجرای ژاکت بتنی دور ستون های یک طبقه (مثلا پارکینگ) منجر به افزایش سطح مقطع ستون شده و در نتیجه فضای بین ستون ها کاهش پیدا می کند. در این حالت علاوه بر هزینه های مستقیم مربوط به طرح و اجرا راهکار مقاوم سازی، مساحت و فاصله آزاد بین ستون ها در طبقه پارکینگ کاهش می یابد و احتمال اشغال یک یا چند فضای پارک خوردرو در این طبقه از دست خواهد رفت. در نتیجه در طرح های بهسازی باید علاوه بر مسائل و هزینه های اجرای طرح، هزینه های غیر مستقیم که در آینده به سازه موزد نظر تحمیل می شود را در نظر گرفت.

در این موارد به طور کلی می توان گفت، در طرح راهکارهای بهسازی تا حد امکان باید از راهکارهای بهسازی و مصالح نوین همچون الیاف FRP  تولید شده در شرکت های معتبر همچون Sika و CTech-LLC با مقاومت بالا و در عین حال با وزن و مساحت کمتر استفاده نمود تا در زمان و بعد از اجرا فضاها و وزن سازه به صورت غیر متعارف تغییر نداشته باشد.
مقاوم سازی تیر بتنی
مقاوم سازی تیر بتنی
انواع طرح های مقاوم سازی

همانگونه که در بالا اشاره شد متخصصان مقاوم سازی با توجه به اطلاعات بدست آمده از سازه موجود طرح های مقاوم سازی را بررسی و در انتها بهترین طرح را پیشنهاد خواهند داد. در ادامه چند نمونه از طرح های مقاوم سازی ذکر شده است:

    ورق های کامپوزیتی FRP
    ترمیم ترک بتن با استفاده از تزریق رزین اپوکسی و پکرگذاری
    مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از ژاکت بتنی و فولادی و اضافه نمودن دیوار برشی
    ورق سرتاسری یا ژاکت بتنی در ستون های فولادی پاباز (ستون دوبل بست دار)
    مقاوم سازی سقف های طاق ضربی با اجرای یک شبکه فولادی به همراه بتن بر روی سقف
    تقویت سازه های بنایی با استفاده از میلگردهای کامپوزیتی FRP

مقاوم سازی سازه ها

معمولا هرگاه صحبت از مقاوم سازی به میان می آید، اولین سوالی که در ذهن ایجاد می شود، این سوال است که “مقاوم سازی سازه ها نسبت به چه عاملی ؟”. مقاوم سازی سازه ها می تواند نسبت به زلزله، سیل، طوفان یا هر شرایط طبیعی یا غیر طبیعی دیگری صورت پذیرد (برای مثال در برنامه چهارم توسعه در تعریف پدافند غیر عامل به مقاوم سازی در برابر اقدامات خصمانه دشمن! اشاره شده است.) همه ی این تعریف ها اهمیت مقاوم سازی سازه ها را نشان می دهد.

رویکرد مثبت در کشورهای پیشرفته به روش های نوین مقاوم سازی ساختمان با توجه به بهبود عملکرد سازه های بهسازی شده، کاهش چشمگیر هزینه ها و اجرای ساده تر این روش ها منجر به تمایل استفاده بیش از پیش از این روش ها شده است. پژوهش در زمینه مقاوم سازی سازه ها در این کشور ها به یکی از بحث های روز مورد نظر محققان در مراکز پژوهشی تبدیل شده است. با توجه به پیشرفت مهندسی مواد و به دنبال آن ظهور مصالح با مشخصات مکانیکی ویژه همچون الیاف FRP تولید شده در شرکت CTech-LLC آلمان، مهندسان طراح و کارشناسان مقاوم سازی برای انتخاب مصالح به منظور اجرای طرح های بهسازی با محدودیت های کمتری روبرو هستند.

قرارگیری کشور ایران در پهنه با خطر زلزله بالا و تجربه های زلزله های قوی رخ داده در ایران و از طرفی بافت های فرسوده شهری و روستایی با ساختمان های قدیمی و غیر مهندسی بدون مقاومت کافی در برابر زلزله منجر به ثبت آمار بسیار بالایی از تلفات جانی و مالی در کشور ایران شده است. در ادامه تعداد بسیار محدودی از زلزله های تاریخی ایران به همراه تعداد کشته های هر رخداد ذکر شده است، سیلاخور،1288، 8000 کشته، طبس 1357، 19600 کشته، منجیل و رودبار1369، 35000 کشته، بم، 1382، 41000 کشته و سرپل ذهاب، 1396، حدود 500کشته. با توجه به مطالب گفته شده و آمار خسارت جانی اشاره شده اهمیت موضوع مقاوم سازی ساختمان  (مستقل از نوع کاربری) غیر قابل انکار می باشد.

پس از وقوع زلزله های قوی یا سایر رخدادهای طبیعی یا انسانی شریان های حیاتی به عنوان مسیرهای امداد رسانی به مناطق حادثه دیده از اهمیت ویژه ای برخوردار خواهند بود. که در نتیجه علاوه بر مقاوم سازی ساختمان ها، مقاوم سازی سازه ها و شریان های حیاتی مانند بهسازی پل ها و سد ها و … از جمله فعالیت های مهم برای مقاوم سازی سازه ها در مناطق مستعد بحران های طبیعی یا انسانی می باشد.

از طرفی تجربه زلزله های رخ داده در ایران نشان می دهد که متاسفانه بسیاری از مراکز حیاتی و امدادی همچون ساختمان های بیمارستان ها، آتش نشانی و سایر مراکز امدادی به دلیل ضعف های مقاومتی پس از وقوع زلزله اصلی شاهد افت شدید عملکردی و در نتیجه اختلال در امر امداد رسانی شده اند. از این رو همچون سایر کشورها، رویکرد و حرکت به سوی مقاوم سازی سازه ها به ویژه ساختمان های حیاتی در مبحث مدیریت بحران در کشور ایران از اهمیت بالایی برخوردار است.
تخریب ساختمان در اثر زلزله در سر پل ذهاب کرمانشاه- مقاوم سازی ساختمان

تخریب ساختمان بتنی در زلزله سر پل ذهاب

مقاوم سازی سازه ها در بحث مدیریت بحران در دو فاز قابل اجرا است:

الف) قبل از حادثه: در حقیقت بهترین زمان برای مقاوم سازی سازه ها قبل از بروز حادثه است. در این مورد کارشناسان مقاوم سازی با بررسی های میدانی و شبیه سازی نرم افزاری از سازه های موجود نیاز به مقاوم سازی ساختمان را تحت خطر مورد نظر (زلزله، سیل، حریق، انفجار و…) را بررسی کرده و در مورد نیاز سازه موجود به بهسازی و یا عدم نیاز اظهار نظر خواهند کرد.

ب) بعد از حادثه: در این مرحله ممکن است سازه موردنظر تحت اثر یک حادثه دچار خسارت هایی شده باشد و در این مرحله تیم ارزیاب در محل حضور یافته و با ارزیابی وضعیت سازه خسارت دیده می پردازد. در این مرحله می توان سازه مورد نظر را در صورت نیاز برای حادثه های بعدی با انواع روش های مقاوم سازی، مقاوم سازی و ترمیم نمود.

رویکرد های مقاوم سازی

شرکت های مقاوم سازی برای مقاوم سازی سازه های مختلف روش ها و ایده های گوناگونی را پیشنهاد می دهند؛ از جمله استفاده از الیاف کربن که خود به دو دسته  الیاف کربن تک جهته و الیاف کربن دوجهته، و استفاده از الیاف شیشه که آن هم به دو دسته ی الیاف شیشه تک جهته و الیاف شیشه دو جهته تقسیم میشود، میراگرها، جداگرهای لرزه ای، ژاکت بتنی یا فولادی و … که هر کدام از این روش ها با توجه به شرایط موجود پروژه، سطح خطرپذیری منطقه مورد مطالعه و ارزیابی ها اقتصادی مورد استفاده قرار می گیرند. به منظور انتخاب یک طرح مناسب مقاوم سازی ابتدا با توجه به وضعیت موجود سازه و ژئوتکنیکی محل پروژه مطالعات نیازسنجی بهسازی سازه ای  یا ژئوتکنیکی صورت می گیرد. در این مرحله شرایط پروژه همچون نوع سازه و محل قرار گیری آن، کاربری پروژه، عمر مفید ساختمان شرایط موجود سازه و شرایط محیطی پروژه مورد بررسی قرار می گیرد. در صورت وجود نقشه های اجرایی سازه، کارشناسان بهسازی با مراجعه و بازدید از پروژه مورد نظر تطابق نقشه های اجرایی را با سازه مورد نظر بررسی می کنند و در صورت نبود نقشه های پروژه ابعاد و اندازه های هندسی، اطلاعات مقاومتی مصالح و کیفیت اجرای پروژه با توجه به فرم ها و روش های ارزیابی سریع سازه گرد آوری می شود. در مرحله دوم با توجه به جمع بندی های صورت گرفته بر اساس اطلاعات گردآوری شده از سازه و شرایط موجود کارشناسان بهسازی و مهندسان محاسب راهکارهای مقاوم سازی سازه مورد نظر را پیشنهاد داده و هرکدام به تفکیک مورد ارزیابی فنی و اقتصادی قرار خواهد گرفت. در این مرحله با توجه به نقشه های به دست آمده از مرحله قبل، سازه در نرم افزار های مناسب شبیه سازی شده و با مدلسازی هر کدام از طرح های بهسازی تحت اثر رخداد مورد نظر ظرفیت سازه و میزان بهبود ظرفیت سازه به صورت دقیق مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت. همچنین در این مرحله هر یک از طرح های مقاوم سازی به صورت دقیق از نظر اقتصادی و اجرایی مورد بررسی قرار می گیرد. در در نهایت در آخرین مرحله با توجه به اطلاعات و ارزیابی های فنی و اقتصادی بهینه ترین طرح از بین راهکارهای مقاوم سازی ارائه شده به عنوان طرح بهسازی نهایی ارائه خواهد شد.

در ساختمان های متداول افزایش دانش در زمینه زلزله شناسی، پیدایش محصولات سبک تر و ارزان تر با مقاومت بیش تر در صنعت ساختمان و پیشرفت روش های بهسازی سازه ها و همچنین تدوین مقررات و آیین نامه های مربوط به طراحی و اجرا سازه ها در جهت بهبود رفتار لرزه ای منجر به افزایش نیاز به مسائل مقاوم سازی سازه ها شده است و در نتیجه مقاوم سازی ساختمان های موجود نیز با توجه به نوع کاربری و درجه اهمیت آن ها امروزه مورد توجه بسیار قرار گرفته است.

از طرفی به دلیل وجود سرمایه زیاد در برخی صنایع و اهمیت این صنایع برای کشور، مقاوم سازی صنایع و زیرساخت های مرتبط با آن ها بسیار مهم تلقی می شود. با این نگرش مقاوم سازی سازه های صنعتی و تاسیساتی و  بسیاری از پالایشگاه ها، نیروگاه ها، تصفیه خانه ها، خطوط انتقال و بسیاری موارد دیگر انجام می شود. این نکته را باید مدنظر داشت که از جنبه مالی مقاوم سازی سازه های صنعتی و همچنین شریان های حیاتی در بیشتر موارد نسبت احداث مجدد این زیرساخت ها از توجیه اقتصادی بالاتری برخوردار است.
مقاوم سازی سازه های صنعتی

مقاوم سازی مخازن فولادی

در این راستا استفاده از روش های نوین مقاوم‌ سازی از جمله استفاده از  FRP ، میراگر های متناسب با پروژه، استفاده از پوشش های محافظتی و ضدحریق نسبت به روش های متداول مقاوم سازی و به نسبت قدیمی تر مقاوم‌سازی با فولاد و بتن باعث صرفه جویی در وقت و هزینه و کارایی بهتر می شود.

با توجه به تجربه تلخ آتش سوزی و تخریب ساختمان پلاسکو (1395)، امروزه رویکرد کارفرمایان و مهندسان صنعت ساختمان به حفاظت از ساختمان ها در برابر حریق تغییر کرده است و موضوع حفاظت از ساختمان در برابر حریق به یک موضوع ضروری تبدیل شده است. با توجه به ضعف اساسی سازه های فولادی در برابر حریق، نیاز به حفاظت از این سازه ها در مقابل آتش سوزی و بروز خسارت های جانی و مالی بالا نسبت به گذشته بیشتر احساس می شود. در این زمینه روش ها و مصالح جدیدی همچون پوشش ضد حریق و رنگ های منبسط شونده برای حفاظت از ساختمان ارائه شده است که با ایجاد تاخیر در رسیدن حرارت به المان های سازه ای، مقاومت ساختمان در برابر حریق را بهبود می بخشد.

دلایل نیاز به مقاوم سازی سازه ها

اولین و مهم ترین گام به منظور ارائه یک طرح مناسب مقاوم سازی در پروژه های عمران شناخت وضعیت موجود سازه و ارزیابی اجمالی ضعف های احتمالی پروژه مورد نظر با توجه به نقشه های موجود و ارزیابی میدانی از سازه است. در مرحله بعد مطابق با اطلاعات به دست آمده از وضعیت پروژه و تجهیزات موجود راهکار بهسازی لرزه ای و تقویت سازه پیشنهاد و اجرا می شود.

با توجه به تغییر رویکرد مقررات ساختمانی و توجه بیشتر آیین نامه های ساختمانی به بحث زلزله و مقاوم سازی سازه ها استفاده از طرح های بهسازی و تلاش در مسیر اصلاح و افزایش کارآمدی این راهکارها روز به روز بیشتر شده است.

از مهمترین دلایل نیاز به مقاوم سازی ساختمان می توان موارد ذیل را برشمرد:
ضعف های اجرایی

متاسفانه اجرای ساختمان در کشور ما به دلایل مختلفی از کیفیت و دقت بالایی  برخوردار نبوده و در مواردی سازه های ساخنه شده یا حتی سازه های در حال ساخت نیاز به طرح مقاوم سازی در برابر زلزله خواهند داشت. به وفور مشاهده شده است که به دلیل ضعف های اجرایی همچون طرح اختلاط نامناسب بتن، اجرای نامناسب بتن ریزی، عدم رعایت رواداری های مجاز آیین نامه ای، جوشکاری غیر اصولی و … در سازه های ساخته شده خسارت هایی مشاهده می شود. در این موارد طرح های بهسازی مناسب می تواند ضعف های سازه ای را برطرف کرده و در زلزله های احتمالی، سازه مقاومت مناسبی را از خود نشان دهد.
شناخت بیشتر زلزله

با توجه به اینکه در چند دهه اخیر بحث مهندسی زلزله در جهت شناخت بیشتر زلزله ها و تاثیرات مخرب آن ها بر سازه های ساخته شده دست بشر در مناطق لرزه خیز پیشرفت چشمگیری داشته است که منجر به تغییرات در آیین نامه های طراحی ساختمان در برابر زلزله ها گردیده است. در بعضی موارد سازه های طراحی شده بر اساس ویرایش های اولیه آیین نامه ها و استاندارد های لرزه ای در مقایسه با سازه هایی که با ویرایش های جدیدتر طراحی شده اند دارای مقاومت لرزه ای کمتر از حد مورد انتظار هستند. در نتیجه سازه های ساخته شده با ویرایش های قدیمی تر ممکن است نیاز به بهسازی لرزه ای داشته باشند.

مقاوم سازی عرشه پل

تغییر در کاربری سازه ها

از آنجا که با تغییر کاربری ساختمان بارهای ثقلی و به دنبال بارهای جانبی وارده بر ساختمان تغییر می کند، در صورتی که این تغییر منجر به افزایش بارهای اعمالی شود قبل انجام تغییر کاربری، سازه موجود را باید برای کاربری جدید مورد ارزیابی سازه ای مجدد قرار گیرد و در صورت نیاز طرح های مناسب بهسازی پیشنهاد و اجرا گردد. به عنوان نمونه فرض کنید کارفرما (مالک) یک ساختمان مسکونی قصد دارد کاربری ساختمان را به انبار تغییر دهد در این مورد در صورتی که بار اعمالی در کاربری جدید خیلی بیشتر از کاربری قبلی سازه باشد، با طرح های متناسب مقاوم سازی ساختمان می تواند ظرفیت سازه را افزایش داد.

همچنین طرح های بهسازی برای سازه هایی که کارفرما (مالک) قصد افزایش طبقات را دارد در صورت نیاز می تواند راهگشا باشد. در این مورد هم افزایش طبقات ساختمان منجر به افزایش بارها شده و استفاده از طرح های بهسازی سازه ضروری خواهد شد.

مراحل مقاوم سازی سازه ها

به منظور انجام یک طرح مقاوم سازی پس از درخواست کارفرما، کارشناسان مقاوم سازی به منظور ارزیابی وضعیت موجود سازه و در صورت نیاز تهیه نقشه از سازه موجود، با انجام بازدیدهای میدانی و برداشت اطلاعات از سازه با استفاده از آزمایش های مقاوم سازی و همچنین انجام مدلسازی عددی سازه موجود در نرم افزارهای تخصصی، طرح های مقاوم سازی مختلف را از نظر اجرا و جنبه اقتصادی بررسی و مقایسه کرده و در انتها موثرترین طرح اجرایی با حداقل هزینه به منظور اجرا به کارفرما پیشنهاد خواهد شد.

مسائل اقتصادی و مالی طرح مقاوم سازی یکی از موثرترین فاکتورها در انتخاب و اجرای یک طرح مقاوم سازی محسوب می شود. این موارد به صورت مستقیم و غیر مستقیم بر هزینه تمام شده طرح موثر خواهد بود. به عنوان یک نمونه اجرای ژاکت بتنی دور ستون های یک طبقه (مثلا پارکینگ) منجر به افزایش سطح مقطع ستون شده و در نتیجه فضای بین ستون ها کاهش پیدا می کند. در این حالت علاوه بر هزینه های مستقیم مربوط به طرح و اجرا راهکار مقاوم سازی، مساحت و فاصله آزاد بین ستون ها در طبقه پارکینگ کاهش می یابد و احتمال اشغال یک یا چند فضای پارک خوردرو در این طبقه از دست خواهد رفت. در نتیجه در طرح های بهسازی باید علاوه بر مسائل و هزینه های اجرای طرح، هزینه های غیر مستقیم که در آینده به سازه موزد نظر تحمیل می شود را در نظر گرفت.

در این موارد به طور کلی می توان گفت، در طرح راهکارهای بهسازی تا حد امکان باید از راهکارهای بهسازی و مصالح نوین همچون الیاف FRP  تولید شده در شرکت های معتبر همچون Sika و CTech-LLC با مقاومت بالا و در عین حال با وزن و مساحت کمتر استفاده نمود تا در زمان و بعد از اجرا فضاها و وزن سازه به صورت غیر متعارف تغییر نداشته باشد.
مقاوم سازی تیر بتنی
مقاوم سازی تیر بتنی
انواع طرح های مقاوم سازی

همانگونه که در بالا اشاره شد متخصصان مقاوم سازی با توجه به اطلاعات بدست آمده از سازه موجود طرح های مقاوم سازی را بررسی و در انتها بهترین طرح را پیشنهاد خواهند داد. در ادامه چند نمونه از طرح های مقاوم سازی ذکر شده است:

    ورق های کامپوزیتی FRP
    ترمیم ترک بتن با استفاده از تزریق رزین اپوکسی و پکرگذاری
    مقاوم سازی سازه های بتنی با استفاده از ژاکت بتنی و فولادی و اضافه نمودن دیوار برشی
    ورق سرتاسری یا ژاکت بتنی در ستون های فولادی پاباز (ستون دوبل بست دار)
    مقاوم سازی سقف های طاق ضربی با اجرای یک شبکه فولادی به همراه بتن بر روی سقف
    تقویت سازه های بنایی با استفاده از میلگردهای کامپوزیتی FRP