۲۳ آذر ۱۴۰۰ سحر اشکواری ۲
به اشتراک‌ گذاری

نکات مقاوم سازی سازه های فولادی

۵/۵ - (۲ امتیاز)

زمانی که سازه های فولادی را طراحی و اجرا می‌کنیم، استحکام و انعطاف‌پذیری بالایی دارند. ولی گاهی به خاطر کمبود نیروهای عملیاتی متخصص و باورهای غلط در مورد ساخت و ساز، معایب و مشکلاتی در فرآیند ساخت سازه های فولادی به وجود می‌آیند که باید به فکر مقاوم سازی و بازسازی ساختمان باشید. سازه های فولادی، اگر مقاوم نشوند، معمولا در برابر زلزله سریع‌تر آسیب می‌بینند و به طور مطلوبی کار نمی‌کنند. بنابراین باید روش های بهسازی سازه های فولادی را پیدا کنید.

ما در این مقاله انواع روش های مقاوم سازی و تقویت ساختمان فولادی را با شما به اشتراک می‌گذاریم. در ادامه همراه وبلاگ آیرومارت باشید.

چرا باید به فکر تقویت سازه های فولادی باشید؟

در ساختمان‌های فولادی، تیر به عنوان عضو خمشی به حساب می‌آید. از طرفی خطر کمانش در این ناحیه وجود دارد، زیرا بخشی از مقطع تحت فشار قرار می‌گیرد. دو حالت کمانش برای منطقه مذکور در نظر گرفته می‌شود. در حالت اول، مقطع به صورت مستقل و موضعی کمانش شده و در حالت دوم ممکن است کمانش معمولی برای ناحیه فشاری مقطع رخ دهد. مشخصات هندسی مقطع و فاصله تکیه‌گاه نقش عمده‌ای در جلوگیری از دو حالت کمانش ذکر شده دارند.

در طراحی اعضای منعطف، اگر مشخصات ابعادی پروفیل به گونه‌ای باشد که نسبت عرض به ضخامت اجزای آن کمتر از آنچه در قوانین طراحی مشخص شده باشد و شرایط تراکم را برآورده نکند، مقطع دچار ناپایداری می‌شود. به علاوه شما می‌توانید با بررسی قیمت پروفیل بهترین مدل را خریداری کرده و پایداری بیشتری را برای مقطع فراهم کنید.

همچنین اگر طول تیر در فاصله بین دو تکیه‌گاه جانبی از حد معینی بیشتر شود یا به عبارت دیگر در فاصله مناسب دارای تکیه‌گاه جانبی نباشد، بال فشاریِ تیر ناپایدار شده و از بین می‌رود.
در مرحله طراحی عضو خمشی، موارد ذکر شده و کلیه ضوابط، توسط مهندس در نظر گرفته شده و مقطع نهایی از هر جهت با خیال راحت ایجاد می‌شود تا امکان کمانش پیچشی-جانبی به حداقل برسد. اما ممکن است در حین بهره‌برداری از سازه مشکلاتی پیش بیاید و مقطع را به خطر بیندازد. از جمله‌ی این مشکلات می‌توان به ضعف‌ها و مشکلات در عملکرد اعضا، تغییر کاربری سازه، آسیب به سازه در اثر بلایای طبیعی و تحمیل بارهای فراتر از بار برآوردی اشاره کرد. در چنین مواقعی یکی از گزینه‌های پیش روی طراحان به عنوان راه حل، تقویت و مقاوم‌سازی عضو موجود است.

انواع روش های مقاوم سازی سازه های فولادی

روش های مقاوم سازی سازه های فولادی متفاوتند و شما باتوجه به شرایط پروژه و بودجه‌ای که برای آن در نظر گرفته‌اید، می‌توانید بهترین روش را متناسب با نیازتان برگزینید. در ادامه به بیان این روش‌ها و توضیح مختصری درباره هرکدام خواهیم پرداخت.

۱. اتصال ورق فولادی

یکی از رایج ترین روش های تقویت اسکلت فولادی که در دهه های اخیر مورد استفاده قرار می‌گیرد، اتصال ورق های فولادی اضافی با پیچ یا جوش به مقطع مورد نظر است. این روش، با اینکه کاربردهای فراوانی دارد، ولی بدون عیب نیست.

روش تقویت ذکر شده با توجه به وزن صفحات و انعطاف‌پذیری آنها می‌تواند مشکلاتی را به همراه داشته باشد. همچنین افزودن ورق های اضافی با جوش نیز باعث وارد شدن تنش پسماند به عضو می‌شود و این موضوع اصلا خوب نیست. تاثیر قیمت ورق فولادی بر هزینه نهایی اجرای پروژه را نمی‌توان در انتخاب این روش، نادیده گرفت.

 

روش های مقاوم سازی سازه فولادی

 

۲. استفاده از ژاکت بتنی

ژاکت‌های بتنی را می‌توان در بازسازی ساختمان های فولادی که نیاز به تقویت اجزا و افزایش انعطاف‌پذیری دارند، استفاده کرد. استفاده از ژاکت بتنی در ستون‌ها باعث افزایش سختی و استحکام ستون فلزی و همچنین افزایش مقاومت المان در برابر کمانش می‌شود.
استفاده از ژاکت بتنی در تیر می‌تواند ظرفیت خمشی و برشی تیر را بالا ببرد. البته در صورت استفاده از ژاکت بتنی در تیر باید دقت شود که از قاعده ستونِ قوی و تیرِ ضعیف پیروی شود.

۳. تقویت اتصالات و قطعات با ورق مناسب

همانطور که در قسمت قبل ذکر شد، به دلیل عدم آگاهی کافی از قوانین اتصالات، بسیاری از آسیب‌های سازه‌ها به دلیل طراحی یا اجرای ضعیف اتصالات به وجود می‌آیند. بنابراین باید آسیب‌هایی که در اثر زمین لرزه‌های قبلی پیش آمده‌اند را بررسی کنید. آسیب اتصالات ناشی از زلزله‌های گذشته را می‌توان در گروه‌های آسیب تیر، ستون، جوش، جز و فنر طبقه‌بندی کرد.
آسیب اتصال می‌تواند یک یا چند مورد از موارد فوق را دربر گیرد. مشاهده گسترده چنین آسیب‌هایی به مفاصل ناشی از زلزله‌های گذشته، بسیار نگران کننده است.

در طراحی اتصالات، توجه داشته باشید که اتصال باید بتواند حداکثر نیروی قابل تحمل قطعه را تحمل کند. در غیر این صورت، مفاصل باید تقویت و مقاوم شوند.  سازه های فولادی به‌ویژه در قاب‌های خمشی، اتصالات، بخش بسیار مهمی از سازه به حساب می‌آیند. شما برای این کار می‌توانید از انواع ورق قیمت مناسب استفاده کنید و اتصالات محکمی را به وجود آورید.

۴. ایجاد سختی در طبقات با ظرفیت طبقه نرم

اگر مشخص شود که ضعف اصلی سازه، عدم سختی جانبی و درنتیجه تغییر در بسیاری از نقاط است، می‌توان با اقدامات مناسب از جمله افزایش مهاربند یا دیوار برشی، سختی جانبی مورد نیاز سازه را تامین کرد.
در چنین مواردی، تعامل بین سازه موجود و سیستم باربر جانبی جدید باید به دقت مورد توجه قرار گیرد. اگر قاب مهاربندی شده یا دیوار برشی خیلی سفت باشد، می‌تواند بخش قابل توجهی از بارهای جانبی را جذب کند.

افزایش ظرفیت با افزودن قاب خمشی به دلیل نرمی قاب، ساختار موجود و اندرکنش قاب خم شده، باعث توزیع بار بین هر دو سیستم می‌شود. در این حالت باید رفتار اعضای شکننده سازه در اثر تغییر شکل ساختمان اصلاح شده، به دقت بررسی شود.

در صورتی که ساختمان دارای استحکام کم، جوشکاری یا اتصال نامناسب باشد، اتصال مهاربندها به قاب های فولادی روشی کارآمد است که می‌تواند به تقویت ساختمان کمک کند.
لازم به ذکر است که در صورت استفاده از مهاربند برای ایمن سازی ساختمان، باید ستون را کنترل کرد تا از مقاومت کمانشی موضعی اطمینان حاصل شود.
به دلیل مقاومت ضعیف تیرهایی که فقط برای بارهای ثقلی طراحی شد‌‌ه‌اند، به ندرت از مهاربندهای واگرا برای بهبود ساختمان‌های موجود استفاده می‌شود. همچنین تعمیر قطعات آن‌ها به عنوان تیرهای اتصال معمولا گران و دشوار است.

مهاربندهای فولادی کواکسیال، سختی را افزایش می‌دهند، چرخش را در اتصالات تیر به ستون محدود می‌کنند و ساختار کلی و جابه‌جایی نسبی طبقات را کاهش می‌دهند. اما به دلیل کوتاه بودن مدت تناوب سازه، کنترل ساختمان برای نیروی لرزه‌ای زیاد بیشتر است.
لازم به ذکر است که در صورت اتصال مهاربند یا دیوار برشی، فونداسیون ساختمان باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد تا بتواند نیروهای ورودی و خروجی را کنترل کند.

 

تقویت سازه های فولادی

 

۵. اضافه کردن ستون

افزودن ستون‌ها به دو دلیل افزایش سختی و کاهش سطح باربری تیر در یک طبقه نرم، باعث بهسازی ساختمان می‌شود.

۶. اضافه کردن دیوار برشی

در سال‌های اخیر استفاده از دیوارهای برشی در ساخت ساختمان‌های جدید و همچنین بهسازی ساختمان های موجود، مورد توجه قرار گرفته است. این سیستم از سختی مناسب برای کنترل تغییر شکل سازه برخوردار بوده و این دیوارها ضمن رعایت ضوابط طراحی، مکانیزم شکست شکل‌پذیر با اتلاف انرژی بالا را شامل می‌شوند.
با توجه به استحکام بالای این دیوارها، استفاده از آن‌ها در ساختمان‌های مرتفع بسیار مقرون به‌صرفه است. اما در مورد ساختمان‌های با ارتفاع کم و متوسط، مشکلات جانبی از جمله مقاوم سازی عناصر سازه‌ای مجاور، به شدت بر عملکرد اجرایی و ساختمانی تاثیر می‌گذارد.

۷. تقویت با الیاف FRP

نامناسب بودن استفاده از روش تقویتی فوق، مهندسان را بر آن داشت که راه‌حل‌های جدیدی ارائه دهند تا علاوه بر جبران ضعف عضو فولادی، عوامل دیگری مانند وزن، استحکام، سهولت استفاده و طول عمر را نیز در نظر بگیرد. در این زمینه، پیشرفت علم و فناوری مهندسان را در دستیابی به این مهم یاری کرده است.

روش تقویت با کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف FRP، یکی از این روش های بازسازی سازه های فولادی است که در سال‌های اخیر به عنوان روشی جدید و کارآمد مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مشخصات فیزیکی و مکانیکی استثنایی کامپوزیت‌های FRP، دلیل اصلی استفاده از آن‌ها در صنعت ساختمان برای مقاوم سازی و تعمیر سازه‌ها محسوب می‌شود. از مهم‌ترین ویژگی‌های کامپوزیت‌های FRP می‌توان به رفتار الاستیک خطی قبل از شکست، نسبت مقاومت به وزن بالا، مقاومت در برابر تاثیرات محیطی، اجرای ساده، نفوذ نامحدود در اندازه، شکل، ابعاد و عایق اشاره کرد.

در روش استفاده از کامپوزیت‌های FRP برای تقویت تیرهای فولادی، کامپوزیت‌های FRP بر روی عناصر مقطعی تیرهای فولادی قرار می‌گیرند و آن‌ها را در برابر کمانش موضعی مهار می‌کنند. بسته به نوع مقطع اعضا، شرایط تکیه‌گاه و مشخصات ابعادی بال و مقطع، ممکن است چیدمان مختلفی برای قرارگیری در مقطع تیر انتخاب شود.

از پیامدهای تقویت سازه های فولادی با کامپوزیت های FRP، می‌توان به بهبود ظرفیت کمانش پیچشی- جانبی و افزایش بار بحرانی کمانش عضو اشاره کرد. بنابراین با به تاخیر انداختن کمانش پیچشی – جانبی و کاهش جابه‌جایی جانبی، می‌توان ظرفیت باربری تیر را افزایش داد.

۸. اضافه کردن میان قاب

یکی از روش های مقاوم سازی سازه فولادی و افزایش سختی جانبی، افزودن میان قاب به سازه است. افزودن دیوارهای میان قاب باعث افزایش سختی و کاهش حدود ۲۰ درصدی زمان چرخش سازه می‌شود. هنگام استفاده از یک میان قاب برای ایجاد استحکام، باید تعامل عناصر ساختاری با میان قاب در نظر گرفته شود.

بسته به متریال مورد استفاده، چارچوب می‌تواند آجر، بتن و … باشد. اما افزودن میان قاب‌های بنایی به عنوان روشی برای افزایش استحکام و سختی جانبی سازه‌ها توصیه نمی‌شود. زیرا در شرایط بارهای لرزه‌ای، میان قاب‌های بنایی تنها در اولین سیکل‌های بارگذاری مقاومت می‌کنند و وزن سازه بسیار افزایش می‌یابد. دیوارهای بتنی را می‌توان در چارچوب ساختمان تقویت کرد.

 

روش های بازسازی سازه فولادی

 

۹. اجرای دیوار باربر

گاهی اوقات به دلایل مختلف نمی‌توانیم عناصر سازه‌ای را تقویت کنیم. راه‌حل مناسب، نصب یک دیوار باربر در زیر تیر است که بالا آمدن تیر را کنترل می‌کند و به ستون‌های محافظت نشده در تحمل گرانش کمک می‌کند. این روش در باربری ثقلی مفید است و در بارهای جانبی بالا عملکرد خوبی ندارد.

۱۰. اجرای دستک فشار و کششی جهت مهار کنسول

در مواردی که طول کنسول زیاد است، به دلیل بار زیاد کنسول و المان عمودی زلزله، به پوشاندن کنسول نیاز دارید. برای مهار کردن کنسول‌ها باید با توجه به نیروی وارده، دستک‌ها در بالا یا پایین کنسول انجام شوند. در این صورت از افزایش بیش از حد و نیروی خمش مضاعف به ستون عمل جلوگیری می‌کنید.

۱۱. اجرای تیرهای جانبی در مابین ستون

در برخی موارد، تیرها قادر به تحمل بار نیستند و خیز بیش از اندازه را به وجود می‌آورند. یکی از بهترین راه‌ها برای تقویت این تیرها، استفاده از تیرها در ستون‌های مرکز دهانه است که باعث کاهش وزن دیوار بر روی تیرها می‌شود. در این روش اتصال تیر باید به طور دقیق در نظر گرفته شود تا در مقابل نیروی جانبی مقاومت کند.

خرید تجهیزات برای تقویت سازه فولادی

همانطور که مطالعه کردید، بهسازی و تقویت سازه فولادی امری ضروری است. زیرا در صورت عدم توجه به این موضوع، حتی زلزله‌های ضعیف هم می‌توانند مشکلاتی را ایجاد کنند. به همین جهت شما باید به دنبال بهترین تجهیزات فولادی برای تقویت ساختمان خود باشید.

آیرومارت با بهترین و مقرون به ‌صرفه‌ترین قیمت‌ها در خدمت شماست. برای استعلام قیمت روز میلگرد آجدار، ساده، انواع تیرآهن و هاش، ورق، پروفیل و سایر مقاطع فولادی، کافیست با شماره ۰۲۱۴۵۳۰۶ تماس بگیرید و پس از دریافت راهنمایی‌های رایگان از مشاوران مجرب ما، آهن آلات و تجهیزات فولادی مورد نیاز خود را تهیه کنید.

 

منبع:royalsocietypublishing

۲۳ آذر ۱۴۰۰ سحر اشکواری ۲
به اشتراک‌ گذاری
چند مطلب مرتبط:
نظرات کاربران

    1. ساعد
      ۱۳ دی ۱۴۰۰

      تو ایران برای مقاوم سازی ساختمون کدوماش بیشتر استفاده میشه؟

      • آیرومارت
        ۱۴ دی ۱۴۰۰

        سلام وقت بخیر. در ایران با توجه به فعال بودن تعدادی گسل در کشور، با اجرای دیوار باربر و روش‌های دیگر نسبت به مقاوم سازی سازه فولادی اقدام می‌کنند.

مشاوره خرید
ارسال در واتس اپ