هزینه مقاوم سازی ساختمان و سازه های بتنی

هزینه مقاوم سازی ساختمان و سازه های بتنی
154 1399/04/26

هزینه مقاوم سازی ساختمان و سازه های بتنی

عبارت هزینه مقاوم سازی ساختمان ،مقاوم سازی ساختمان های بتنی ، روش های تقویت سازه های بتنی ،  روش های مقاوم سازی  ساختمان ، مقاله مقاوم سازی سازه های بتنی   در سایت کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران شما می توانید جهت دسترسی به مطالب ، استانداردها و محصولات مورد نظر خود از طریق پنجره جستجو در سمت راست صفحه اقدام نماید.

همچنین شما می توانید جهت کسب مشاوره و اطلاعات تکمیلی فنی ، اجرایی  و مالی با بخش فنی و مهندسی و یا فروش مجموعه کلینیک فنی و تخصصی بتن ایران ( 09120916271-44618462-44618379-021 ) تماس حاصل فرمایید.

لازم به ذکر هزینه مقاوم سازی ساختمان بسیار متغییر و تحت تاثیر مشکل موضوع مقاوم سازی ، حجم کار ، محل کار ، روش انتخابی و ... برای مقاوم سازی ساختمان می باشد.

تقویت و مقاوم سازی ساختمان ها

توان‌بخشي (بهسازي)، روند و شيوه تعميركردن يا اصلاح كردن يك سازه به منظور دستيابي به شرايط بهره‌برداري جديد و يا افزايش عمر مفيد بهره‌برداري آن است.

در واقع ما در طرح و اجرای مقاوم سازی به دنبال حصول شرایط جدید در سازه بتنی از نظر بهره برداری و یا بارگذاری می باشیم. عملیات مقاوم سازی می تواند به علل زیر مورد نیاز باشد :

  • اشتباهات و مشکلات طراحی
  • مشکلات و اشتباهات اجرایی
  • تغییر در استانداردها و آیین نامه ها
  • افزایش عمر مفید بهره برداری
  • تغییر کاربری سازه
  • افزایش طبقات و بار وارده

پر واضح است که در گزینه اول ما نیاز به شرایطی بوده ایم  یا نیازمند آن می باشیم که به علت اشتباهات در طرح و اجرا الان دارای آن نبوده و نیازمند آن می باشیم که به آن برسیم . مانند زمانی که بتن نتوانسته مقاومت لازم را کسب نماید ، یا زمانی که ابعاد عضو باربر کوچک تر از ابعاد مورد نیاز اجرا گردیده است. همچنین این امر می تواند زمانی اتفاق بیافتد که ستون به صورت خارج از محور و یا دچار پیچش شده است.

 

در چهار گزینه بعد ، سازه در شرایط موجود مشکلی نداشته و شرایط جدید بهره برداری ایجاب می کند که تغییراتی از منظر باربری در سازه ایجاد گردد. به طور مثال سازه در زمانی طراحی و اجرا می گردد و پس از چند سال تغییراتی در آیین نامه طراحی مانند آیین نامه 2800 داده می شود که نیازمند اصلاح استراکچر سازه می باشد.

یا ما سازه ایی داریم که اکنون عمر مفید آن اتمام یافته و یا در شرف اتمام است و ما تصمیم داریم چند سال دیگر از سازه بهره برداری نماییم.  همچنین ممکن است ما سازه و ساختمان داشته باشیم که طرح و اجرای ان براساس طاختمان مسکونی انجام شده باشد و در آینده ما تصمیم بگیریم از آن کاربری آموزشی و یا اداری داشته باشیم.

در خصوص گرینه آخر می توان ساختمانی را متصور شد که چند سال پس از احداث بنا به تغییرات قوانین و یا توجیهات اقتصادی تصمیم گرفته می شود طبقاتی به سازه اضافه گردد که قبلا پیش بینی نشده است.

در همه این موارد ما نیازمند ایت هستیم که باربری سازه را افزایش و به نقطه B برسانیم.

 

امروز روش های مختلفی برای مقاوم سازی و تقویت سازه های بتنی وجود دارد. هر یک از روش های دارای مزایا ، معایب و محدودیت هایی می باشند. از جمله مهمترین عوامل موثر در انتخاب روش تعمیر می توان به ابعاد و محدودیت های ابعادی در روش تعمیر ، محدودیت های معماری ، محدودیت ها افزایش باربری ، محدودیت های زمانی ، محدودیت های بهره برداری اشاره کرد.

برخی از انواع روش های مقاوم سازی سازه های بتنی به شرح ذیل می باشد :

  • استفاده از الیاف FRP
  • ژاکت بتنی
  • ژاکلت فلزی
  • افزایش ابعاد عضو باربر
  • افزایش ظرفیت برابر بستر ( مقاوم سازی فونداسیون )
  • افزایش دیوارهای برشی
  • افزایش اعضا باربر و کاهش بار وارده به عضو باربر
  • ...

لازم به ذکر است در پاره ای موارد ممکن است عملیات مقاوم سازی به صورت همزمان با فرآیند ترمیم و تعمیر انجام شود تا سازه موجود ابتدا به شرایط قابل بهره برداری رسید و سپس ظرفیت های آن ارتقاء داده شود.

 

کاربرد FRP در مقاوم سازی و تقویت ساختمان ها یا سازه های بتنی موجود

گسترش تکنولوژی های جدید علم مواد و پلیمرها با مشخصات مکانیکی مختلف، جامعه مهندسی در رشته های گوناگون را برآن داشته تا از قابلیت ها و کاربردهای متنوع این محصولات استفاده نموده و جایگزینی آن ها را با مصالح و مواد سنتی اجتناب ناپذیر ساخته است. کنترل کیفی ساخت، مقاومت مکانیکی و مقاومت شیمیایی بالا در برابر اثرات محیط از جمله مزیت های این تکنولوژی ها محسوب می-گردد.

یکی از موارد کاربرد FRP در صنعت ساخت و ساز، استفاده جهت تقویت و مقاوم سازی ساختمان ها و سازه های بتنی موجود می باشد. مزایای استفاده از سیستم های FRP جهت تقویت و مقاوم سازی سازه های بتنی را می توان به مواردی چون سرعت بالای اجرا و همچنین عدم وجود تغییرات معماری در ساختمان و از سوی دیگر به امکان تحقق کنترل کیفیت بالا و وجود مبانی روشن فنی جهت طراحی و اجرای نسبت داد. لذا از بین گزینه های تعریف شده جهت تقویت سازه های بتنی، استفاده از سیستم های تقویت پلیمرهای مسلح شده با الیاف (FRP Strengthening) و در اصطلاح عام، مقاوم سازی با استفاده از FRP یک راهکار مناسب محسوب می گردد.

بدیهی است مشابه هر سیستم و تکنولوژی دیگر، استفاده موثر و صحیح از سیستم های تقویت FRP در سازه ها مستلزم توجه به شرایط استاندارد طراحی، نظارت و اجرا بوده و وجود تخصص و تسلط بر مبانی فنی موضوع برابر ضوابط استانداردهای معتبر را اجتناب ناپذیر می سازد. لذا در ادامه به صورت مختصر به بررسی روش های مختلف مقاوم سازی و تقویت سازه های بتنی پرداخته و به طور اجمالی نکات و هشدارهای لازم در خصوص استفاده بجا و استاندارد این تکنولوژی متذکر شده است.

 

2- تقویت خمشی با استفاده از FRP

اتصال FRP در وجه کششی المان های تحت خمش، بگونه ای که راستای الیاف در امتداد طول عضو  قرار گرفته و در انتقال نیروهای کششی ناشی از خمش موثر باشد (همانند میلگردهای کششی)، می تواند مقاومت خمشی المان های بتنی را افزایش دهد. عوامل متعددی مانند ابعاد مقطع المان بتنی، مساحت و مشخصات مکانیکی میلگردهای موجود و FRP مورد استفاده و همچنین مقاومت بتن موجود، در میزان افزایش مقاومت خمشی سازه های بتنی با استفاده از سیستم های FRP دخیل می باشند. در ادبیات فنی این افزایش مقاومت از 10 تا 160 درصد گزارش شده است. لذا با توجه به محدودیت های موجود در خصوص شکل پذیری، ضوابط بهره برداری و دیگر محدودیت های آیین نامه ای، افزایش مقاومت خمشی سازه های بتنی تا حداکثر 40 درصد قابل قبول تلقی و توصیه شده است. (ACI 440.2R-08).

هشدار فنی اول در خصوص استفاده از FRP جهت تقویت خمشی سازه های بتنی آنکه: « با توجه به رفتار صرفا ارتجاعی FRP، استفاده از آن جهت تقویت خمشی المان های باربر لرزه ای و بویژه در نواحی مفاصل پلاستیک، مستلزم بررسی ها و ارزیابی دقیق و حصول اطمینان از عملکرد مورد انتظار سازه به لحاظ شکل پذیری تحت سیکل های رفت و برگشتی لرزه ای است. توجه به این نکته ضروری است که مقاطع تقویت شده بدین روش از ظرفیت چرخش و انحنا کمتری در حالت تقویت شده برخوردار بوده و در نظر گرفتن این موضوع در محاسبات الزامی است. استفاده از روش های طراحی بر اساس عملکرد و انجام تحلیل های غیر خطی و در صورت لزوم انجام آزمایش های لازم در این خصوص پیشنهاد می گردد ».

هشدار فنی دوم در خصوص استفاده از FRP جهت تقویت خمشی سازه های بتنی آنکه: « مقاومت خمشی سازه تقویت شده بسته به مود شکست حاکم تعیین می گردد. جداشدگی بین سطح بتن و FRP در محل ترک های خمشی یا برشی، ورقه ورقه شدن پوشش بتنی و جداشدگی از نزدیکی شبکه میلگردها در محل انقطاع FRP در تایین مود شکست سازه تقویت شده تایین کننده خواهد بود. (شکل 1). لذا طراحی صحیح برابر ضوابط استانداردهای معتبر، ارایه جزییات اجرایی استاندارد بویژه جهت مهار صحیح FRP در مقاطع بحرانی و محل های قطع FRP و همچنین اجرا و نصب استاندارد FRP (شامل ترمیم، زیرسازی و آماده سازی صحیح و نصب استاندارد)، توسط گروه های متخصص و مجرب در این خصوص الزامی است ».

Debonding and delamination of externally bonded FRP systems

 

3- تقویت برشی با استفاده از FRP

استفاده از FRP به صورت دورپیچ (سه حالت دورپیچ کامل، U شکل و در دو طرف جان مطابق شکل 2) و قرارگیری الیاف در امتداد عرضی مقطع یا عمود بر راستای ترک های محتمل برشی، بطور موثری سبب افزایش مقاومت برشی المان های بتنی می گردد. اضافه مقاومت برشی ایجاد شده بدین روش به پارامترهای مختلفی مانند: ابعاد المان، حالت دورپیچ، مقاومت بتن موجود و ... وابسته است. لذا همواره میزان این افزایش مقاومت بسته به ضوابط بهره برداری و متناسب با شرایط باربری عضو محدود است.

Typical wrapping schemes for shear strengthening using FRP laminates

با درنظر گرفتن شرایط و ضوابط خاصی، می توان از سیستم های تقویت برشی FRP در محل های احتمالی تشکیل مفاصل پلاستیک و جهت افزایش شکل پذیری غیرارتجاعی مقاطع بتنی تحت خمش استفاده نمود.

در اینجا نیز همانند سیستم های تقویت خمشی FRP، کنترل جداشدگی FRP، از سطح بتن حایزاهمیت بوده و مستلزم لحاظ نمودن آثار این موضوع در فاز طراحی  و محاسبات و همچنین اجرا و نصب استاندارد FRP است.

 

4- تقویت محوری یا ترکیب محوری-خمشی با استفاده از FRP

4-1- تقویت محوری- فشاری خالص

می توان از سیستم های FRP، جهت ایجاد محصورشدگی از طریق ژاکت (دورپیچ کامل) FRP و به طبع آن افزایش مقاومت فشاری المان بتنی استفاده نمود. در این روش قرارگیری الیاف در امتداد عمود بر محور طولی عضو به صورت دورپیچ کامل، سبب ایجاد محصورشدگی انفعالی (Passive) در عضو می گردد. از این رو FRP تا زمان بارگذاری و رخداد تغییرشکل های عرضی در المان بتنی موجود منفعل بوده و تحت تنش قرار نگرفته و تاثیری در باربری عضو ندارد. بدین سبب اجرا و نصب استاندارد و اطمینان از چسبندگی کامل بین بتن و FRP در این روش مقاوم سازی بسیار حائزاهمیت می باشد.

شکل 3 منحنی تنش – کرنش یک ستون بتن مسلح در حالت های محصور نشده و محصور شده در سطوح مختلف محصورشدگی را به تصویر کشیده است. این شکل بخوبی گویای تاثیر محصورشدگی در افزایش مقاومت فشاری عضو بتنی بوده و علاوه بر آن نشان دهنده تاثیر محسوس محصورشدگی بر افزایش کرنش نهایی بتن می باشد. این موضوع افزایش شکل پذیری المان بتنی محصور شده را به همراه خواهد داشت.

Schematic stress-strain behavior of unconfined and confined RC columns

4-2- تقویت ترکیب فشاری خمشی

دورپیچ کامل یا ژاکت FRP، می تواند جهت ایجاد محصورشدگی و در نتیجه افزایش مقاومت المان های بتنی تحت ترکیب نیروهای فشاری و خمشی مورد استفاده قرار گیرد. لذا توجه به هشدار فنی زیر بسیار حائزاهمیت است.

هشدار فنی در خصوص استفاده از FRP جهت تقویت فشاری - خمشی سازه های بتنی آنکه: « افزایش قابل ملاحظه مقاومت تنها در صورتیکه نقطه متناظر با نیروی فشاری و خمشی نهایی در بالای خط متصل کننده مبدا به نقطه بالانس در منحنی P-M باشد محقق خواهد شد. همانطور که از دیاگرام P-M در دو حالت محصور شده و محصور نشده مطابق شکل 4 قابل دریافت است، محدودیت مذکور از این واقعیت که افزایش مقاومت در نتیجه محصورشدگی تنها برای المان های با مود شکست حاکم فشاری قابل ملاحظه می باشد، نشات می گیرد ».

Representative interaction diagram

با درنظر گرفتن هشدار بالا، محاسبات استاندارد طرح تقویت بدین روش، مستلزم تسلط بر مبانی طراحی سازه های بتنی بوده و با توجه به حجم بالای محاسبات و عدم امکان استفاده از نرم افزار های معمول طراحی مانند Sap و Etabs بدین منظور، وجود قابلیت های برنامه نویسی و استفاده از ابزارهای انفورماتیکی جهت تدقیق نتایج و تسریع در فرآیند محاسبات اجتناب ناپذیر خواهد بود.

4-3- تقویت محوری کششی خالص

با توجه به مشخصه خطی – ارتجاعی مصالح FRP، مشارکت FRP در انتقال نیروها در المان های تحت کشش خالص، بطور مستقیم به میزان کرنش المان وابسته بوده و مطابق اصل هوک قابل محاسبه است. در این مورد شرایط طراحی و میزان کرنش موثر FRP بسته به مشخصات المان و شرایط پیوستگی بین سطح بتن و FRP، مشابه سیستم های تقویت برشی با استفاده از FRP است.