مقاوم سازی تیر بتنی به روش کامپوزیت FRCM

با توجه به کاربرد گسترده روش کامپوزیت FRCM در فرایند مقاوم سازی تیرهای بتنی و تأثیر قابل توجه این روش بر استحکام و دوام این بخش از سازه، در این مطلب قصد داریم ضمن بررسی دلایل نیاز به مقاوم سازی تیر بتنی به ۴ راهکار تخصصی مقاوم سازی و افزایش ظرفیت باربری تیر بتنی  بپردازیم و در ادامه به روش مقاوم سازی تیر بتنی با کامپوزیت FRCM، اجزای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت FRCM، سایر کاربردهای سیستم مقاوم سازی FRCM، روش نصب سیستم مقاوم سازی تیر بتن آرمه به روش FRP و FRCM، تفاوت مقاوم سازی تیر بتنی به روش کامپوزیت FRCM با روش ژاکت فولادی و غیره بپردازیم که امیدواریم مورد توجه و استفاده شما مخاطبان قرار گیرد.

دلایل نیاز به مقاوم سازی تیر بتنی چیست؟

دلایل مختلفی وجود دارد که باعث می شود تیرهای بتنی نیاز به مقاوم سازی داشته باشند که در این بخش به بررسی آنها می پردازیم. مورد اول در رابطه با خطا در طراحی تیر بتنی بوده که باعث می شود تحت بارها و نیروهای وارده دچار آسیب و خرابی شود. خطا در طراحی تیر می تواند ناشی از خطای محاسباتی، خطا در تهیه نقشه، ارزیابی نادرست شرایط جوی، عدم توجه به ضوابط و دستورالعمل ها و غیره باشد. مورد دوم به اجرای نادرست تیر در طراحی سازه اشاره دارد که ممکن است به دلیل استفاده از تعداد آرماتور کم در اجرای آن باشد. علاوه بر آن ممکن است آثار کرموشدگی در تیر نیز دیده شود که دلیل آن نیز می تواند عدم استفاده از مصالح باکیفیت و ریز در طراحی بتن آن باشد.

بر جای ماندن آثار خوردگی، زنگ زدگی و ترک روی تیر بتنی از دیگر دلایلی است که باعث می شود از روش های مقاوم سازی مانند روش کامپوزیت FRCM در افزایش استحکام و دوام آن استفاده شود. عدم توجه به شرایط آب و هوایی منطقه و استفاده از مصالح نامناسب به ویژه مصالح با ساختار آسیب پذیر در مناطق مرطوب می تواند دلیلی بر آسیب دیدگی تیرهای بتنی باشد. مورد دیگر در این رابطه تغییر کاربری سازه بوده که باعث می شود به بخش های مختلف آن به ویژه بخش تیرها نیرو و بار مضاعفی بار شود که در چنین حالتی لازم است بخش های درگیر تحت فرایند مقاوم سازی قرار گیرند.

۴ راهکار تخصصی مقاوم سازی و افزایش ظرفیت باربری تیر بتنی

امروزه از روش های مختلفی در فرایند مقاوم سازی و افزایش ظرفیت باربری تیرهای بتنی استفاده می شود که از کاربردی ترین و رایج ترین آنها می توان به روش کامپوزیت FRCM، روش کامپوزیت  FRP، روش ژاکت بتنی و روش ژاکت فولادی اشاره کرد. در ادامه به صورت مختصر به معرفی هر کدام از آنها خواهیم پرداخت.

• مقاوم سازی تیر بتنی به روش کامپوزیت FRCM

روش کامپوزیت FRCM که با عنوان سیستم TRM نیز شناخته می شود یکی از روش های کاربردی در مقاوم سازی تیر بتنی بوده که در آن از ملات تقویت شده با الیاف در مقاوم سازی تیرهای بتنی استفاده می شود. در این روش از الیاف شیشه، کربن و غیره به همراه انواع پلاستر در تقویت تیرهای بتنی استفاده می شود که به افزایش استحکام و مقاومت آنها در برابر بارها و نیروهای وارده کمک زیادی می کند. این کامپوزیت در کنار وزن پایینی که دارد از مقاومت بالایی در برابر رطوبت، حرارت، مواد شیمیایی و غیره برخوردار است.

• مقاوم سازی تیر بتنی به روش کامپوزیت FRP

مقاوم سازی تیر بتنی روش کامپوزیت FRP از دیگر روش های کاربردی در مقاوم سازی تیر بتنی بوده که در آن از پلیمر تقویت شده با فیبر (به طور اختصاری FRP) در فرایند مقاوم سازی تیرهای بتنی استفاده می شود. این کامپوزیت در کنار وزن پایین از مقاومت کششی بالایی برخوردار است و به استحکام و انسجام تیرهای بتنی در برابر بارها و نیروهای وارده کمک زیادی می کند. در این روش برخلاف روش کامپوزیت FRCM از دو بخش الیاف و رزین در فرایند مقاوم سازی تیر بتنی استفاده می شود که رزین بکار رفته در آن باعث ایجاد خاصیت چسبندگی در الیاف می شود. این رزین علاوه بر اینکه تأثیر شیمیایی بر الیاف ندارد از سایش آن نیز جلوگیری کرده و باعث بهبود عملکرد آن در برابر شرایط محیطی می شود.

• مقاوم سازی تیر بتنی به روش ژاکت بتنی

در روش ژاکت بتنی از میلگردهای طولی، خاموت های بسته و بتن جهت مقاوم سازی تیرهای بتنی استفاده می شود که این متریال همچون ژاکت تیرها را در برمی‌گیرد و به افزایش مقاومت آن در برابر نیروهای وارده کمک زیادی می کند. این روکش یا در اصطلاح ژاکت بتنی باعث افزایش مقاومت خمشی و برشی تیرها شده و به شکل دهی آنها نیز کمک می کند. همچنین با استفاده از ژاکت بتنی می توان استحکام و مقاومت تیرها را در برابر نیروهای ناشی از زلزله بالا برد و ایمنی سازه را افزایش داد.

• مقاوم سازی تیر بتنی به روش ژاکت فولادی

روش ژاکت فولادی که از آن با عنوان ژاکت فلزی نیز یاد می شود از روش های رایج در مقاوم سازی بخش های مختلف سازه بوده که از آن در فرایند مقاوم سازی تیرهای بتنی نیز استفاده می شود. در این روش تیرهای بتنی با استفاده از یک پوشش فلزی احاطه شده و مقاومت فشاری، برشی و خمشی آنها افزایش می یابد. همچنین سیستم ژاکت فولادی با مهار انبساط جانبی تیرهای بتنی از تخریب ساختار داخلی آنها جلوگیری کرده و به افزایش استحکام و یکپارچگی آنها در برابر بارهای وارده کمک زیادی می کند.

مقاوم سازی تیر بتنی با روش کامپوزیت FRCM چیست؟

مقاوم سازی تیر بتنی با کامپوزیت FRCM یک روش مؤثر و پرکاربرد در مقاوم سازی تیرهای بتنی بوده که در دیگر بخش های سازه مانند ستون ها، دال ها و غیره نیز مورد استفاده قرار می گیرد. در این روش همان طور که از عنوان آن (Fabric-Reinforced Cementitious Matrix به طور اختصار FRCM) پیداست از ماتریس سیمانی تقویت شده با الیاف در فرایند مقاوم سازی تیرهای بتنی استفاده می شود که به آن کامپوزیت FRCM نیز گفته می شود.

الیاف مورد استفاده در روش کامپوزیت FRCM معمولاً از کربن یا شیشه بوده که به تقویت تیر بتنی و افزایش مقاومت کششی آن کمک زیادی می کند. از ماتریس یا ملات مورد استفاده در این روش نیز به منظور پوشش سطح الیاف و افزایش مقاومت و انسجام آن در برابر بارها و نیروهای وارده استفاده می شود. این کامپوزیت در کنار سبک بودن از مقاومت بالایی در برابر شرایط محیطی برخوردار است و می تواند یک جایگزین مناسب برای روش های سنتی مقاوم سازی باشد.

پیشنهاد می‌شود جهت آشنایی با سیستم مقاوم‌سازی با مش الیاف، مقالات “مقاوم سازی با مش کربن (روش کامپوزیت CFRCM)” و “مقاوم سازی با مش شیشه (روش کامپوزیت GFRCM)” را مطالعه کنید.

سیستم مقاوم سازی کامپوزیت FRCM از چه اجزایی تشکیل شده است؟

در روش کامپوزیت FRCM از اجزا و متریال مختلفی استفاده می شود که از جمله آنها می توان به مش فایبرگلاس مقاوم در برابر قلیا، توری فایبرگلاس E-glass، پلاستر سیمانی و پلاستر گچی اشاره کرد. در ادامه به صورت مختصر به معرفی این اجزا خواهیم پرداخت.

مش فایبرگلاس مقاوم در برابر قلیا

مش فایبرگلاس مقاوم به قلیا که با عنوان مش فایبرگلاس AR-glass نیز شناخته می شود به دلیل ساختار و کاربری خاصی که دارد از آن در بسیاری از زمینه های کاری به ویژه در شرایط قلیایی و مرطوب نیز به صورت گسترده استفاده می شود. در ساخت این مش ها از الیاف شیشه AR و رزین استفاده می شود که بعد از بافت رشته های شیشه به صورت توری در رزین مخصوص آغشته شده تا در برابر شرایط قلیایی مقاوم گردند.

در کار با این مش ها در روش کامپوزیت FRCM  معمولاً از پلاسترهای سیمانی استفاده می شود و از مقاومت بالایی در برابر شرایط محیطی برخوردار هستند. علاوه بر آن مش فایبرگلاس AR-glass از مقاومت بالایی در برابر خوردگی، فرسودگی، حرارت و غیره برخوردار بوده و وزن سبکی نیز دارد.

توری فایبرگلاس E-glass

از دیگر انواع پرکاربرد مش فایبرگلاس در زمینه های مختلف کاری می توان به توری فایبرگلاس E-glass  اشاره کرد که همان توری معمولی است و در مقایسه با نوع AR از مقاومت پایینی در برابر شرایط قلیایی برخوردار است. با این وجود این توری بسیار سبک بوده و از مقاومت کششی و فشاری بالایی برخوردار است. از دیگر ویژگی های توری فایبرگلاس E-glass مورد استفاده در روش کامپوزیت FRCM می توان به مقاومت بالای آن در برابر جریان الکتریکی و حرارت اشاره کرد. همچنین این توری در برابر پوسیدگی و اثرات قارچ ها و باکتری ها بسیار مقاوم بوده و به طور معمول همراه با پلاستر گچی مورد استفاده قرار می گیرد.

استفاده از پلاستر سیمانی در روش کامپوزیت FRCM

پلاستر سیمانی از انواع پرکاربرد پلاستر در بسیاری از زمینه های کاری بوده که در ساخت آن از مخلوط آب، سیمان و دیگر مواد و افزودنی ها نیز استفاده می شود. پلاسترهای سیمانی علاوه بر خاصیت پوششی و استحکام بخشی که دارند از مقاومت بالایی نیز در برابر رطوبت برخوردار هستند و به همین دلیل می توان از آنها (برخلاف پلاسترهای گچی) در شرایط مرطوب و در مجاورت با آب نیز استفاده کرد. در کار با پلاسترهای سیمانی معمولاً از مش های فایبرگلاس مقاوم به قلیا استفاده می شود.

استفاده از پلاستر گچی در روش کامپوزیت FRCM

پلاستر گچی از دیگر انواع متداول پلاستر در زمینه های مختلف کاری بوده که از مخلوط آب و پودر گچ با یک نسبت مشخص ساخته می شود. علاوه بر آن در این پلاستر از مقدار کمی مواد تسریع کننده نیز استفاده می شود تا به فرایند عمل آوری آن سرعت ببخشد و زمان گیرش آن را پایین آورد. از جمله این مواد می توان به نمک های محلول، اسیدهای آلی، فسفات های بازی و غیره اشاره کرد. در آخر لازم به ذکر است که از پلاسترهای گچی معمولاً در محیط های بدون قلیا و در کار با توری های فایبرگلاس نوع E-glass استفاده می شود.

سایر کاربردهای سیستم مقاوم سازی FRCM

کاربردهای سیستم مقاوم سازی FRCM یا روش کامپوزیت FRCM فقط به مقاوم سازی تیرهای بتنی محدود نبوده و از این سیستم در دیگر زمینه های کاری از جمله مقاوم سازی ستون ها، تقویت دال ها، تقویت تیرچه بلوک ها، مقاوم سازی دیوارهای غیرسازه ای و بنایی، مقاوم سازی دیوارهای حایل، تقویت سازه های فرسوده، مقاوم سازی لرزه ای بناهای تاریخی، تقویت زیرساخت های حمل و نقل، مقاوم سازی پل ها، کانال ها، تونل ها و مخازن، پایداری و دوام محیط های دریایی، ارتقای پارکینگ ها و غیره نیز به صورت گسترده استفاده می شود.

روش نصب سیستم مقاوم سازی تیر بتن آرمه به روش FRP و FRCM چه تفاوتی دارند؟

در روش FRP معمولاً از رزین یا اتصال دهندگان مکانیکی در نصب الیاف استفاده می شود در حالی که در روش کامپوزیت FRCM این کار از طریق پلاستر یا ملات گچی یا سیمانی صورت می گیرد. در روش FRP لازم است سطح مورد نظر در هنگام نصب حتماً صاف باشد ولی در روش کامپوزیت FRCM الزامی به این کار وجود ندارد. همچنین اجرای سیستم FRP در مقایسه با اجرای سیستم FRCM به دلیل نوع طراحی و ساختاری که دارد به تخصص نصب بیشتری نیاز دارد. پیشنهاد می‌شود برای درک بهتر این تفاوت به صفحه ” تفاوت سیستم مقاوم سازی FRCM با FRP ” مراجعه کنید.

تفاوت مقاوم سازی تیر بتنی با کامپوزیت FRCM با روش مقاوم سازی ژاکت فولادی در چیست؟

از تفاوت های این دو روش می توان به فضای اشغال شده توسط آنها اشاره کرد که در روش ژاکت فولادی بیشتر است. همچنین روش ژاکت فولادی در مقایسه با روش کامپوزیت FRCM تأثیر بیشتری بر وزن تیر دارد و همین مسئله نیز باعث افزایش بار مرده سازه می شود. تفاوت دیگر این روش ها به فرایند اجرایی و زمان اتمام آنها برمی گردد که فرایند اجرایی کامپوزیت FRCM  در مقایسه با روش ژاکت فولادی آسان تر است و در مدت زمان کوتاهتر قابل اجرا خواهد بود. از نظر هزینه های اجرایی نیز هزینه مقاوم سازی در روش کامپوزیت FRCM  در مقایسه با روش ژاکت فولادی کمتر است.

مزایای روش مقاوم ‌سازی تیر بتنی با FRCM چیست؟

مقاوم ‌سازی تیر بتنی با روش کامپوزیت FRCM از مزایای بسیاری برخوردار بوده که باعث می شود از این روش به صورت گسترده در فرایند مقاوم سازی استفاده شود. استفاده از این کامپوزیت به دلیل ساختار تقویت کننده و منعطفی که دارد به بهبود انعطاف پذیری و شکل پذیری ستون کمک زیادی می کند و مانع از شکستن آن در اثر ارتعاشات لرزه ای وارده می شود. همچنین به دلیل استفاده از متریال ویژه و با گرماژ پایین در طراحی کامپوزیت FRCM، ساختار آن سبک بوده و تأثیر چندانی بر وزن و بار مرده تیرهای بتنی ندارد.

مزیت دیگر روش کامپوزیت FRCM مقاومت بالای آن در برابر شرایط محیطی از جمله رطوبت، مواد شیمیایی، اسیدی، قلیایی و غیره بوده که باعث حفظ ساختار تیر بتنی در برابر این عوامل و جلوگیری از خوردگی آن می شود. از طرف دیگر این کامپوزیت به دلیل ساختار و طراحی خاصی که دارد مقاومت و ایمنی تیرهای بتنی را در برابر زلزله به طور قابل توجهی بالا می برد. از نظر اقتصادی نیز استفاده از سیستم FRCM در فرایند مقاوم سازی تیرهای بتنی در مقایسه با روش های سنتی به صرفه تر خواهد بود که دلیل این موضوع نیز می تواند قیمت نسبتاً پایین متریال بکار رفته در این سیستم و روش اجرایی آسان آن باشد.

از دیگر مزایای استفاده از روش کامپوزیت FRCM در مقاوم سازی تیرهای بتنی می توان به مقاومت بالای آنها در برابر تنش های حرارتی اشاره کرد که دلیل آن نیز می تواند ساختار خاص این کامپوزیت و عملکرد آن در برابر حرارت باشد. همچنین این سیستم به دلیل ساختار منسجم و مقاومی که دارد از ایجاد هر گونه ترک در تیرهای بتنی جلوگیری می کند. در آخر متریال بکار رفته در روش FRCM از نوع متریال بازیافت پذیر و سازگار با محیط زیست هستند

آیین نامه‌ های طراحی مقاوم سازی تیر بتنی با FRCM کدامند؟

معمولاً در آیین نامه‌ های اجرایی به روش های مختلف مقاوم سازی و نحوه اجرای آنها پرداخته شده است که از جمله آنها می توان به آیین نامه  ACI549 اشاره کرد که در آن به فرایند مقاوم سازی به روش کامپوزیت FRCM پرداخته شده است.  طبق این آیین نامه از روش FRCM می توان جهت پایدارسازی و افزایش استحکام بخش های مختلف سازه به ویژه تیرهای بتنی در برابر بارها و نیروهای وارده استفاده کرد.

همچنین در این سیستم از یک پوشش شبکه ای با ساختار کربن یا شیشه به همراه پلاستر سیمانی یا گچی در فرایند مقاوم سازی استفاده می شود. بدین صورت که ابتدا سطح تیر با استفاده از مش کربن یا شیشه پوشش داده می شود و سپس بر روی آن از پلاستر سیمانی یا گچی استفاده می شود که این کار به افزایش استحکام و یکپارچگی تیر کمک زیادی می کند.

مراحل اجرای مقاوم سازی خمشی تیر بتن آرمه به روش کامپوزیت FRCM چگونه است؟

برای افزایش مقاومت خمشی یک عضو می توان راستای شبکه الیاف را در جهت طولی عضو مورد نظر قرار داد که این فرایند بر روی اجزای مختلف سازه از جمله تیر بتن آرمه نیز قابل اجرا خواهد بود. برای این منظور تنها کافی است راستای الیاف شیشه یا کربن در هنگام نصب در جهت طولی عضو خمشی یا همان تیر باشد که این فرایند به افزایش مقاومت خمشی آن کمک زیادی می کند. همچنین نصب الیاف می بایست بر روی وجوه جانبی و زیر تیر انجام شود تا بر تقویت خمشی آن مؤثر باشد. البته در کنار آن لازم است به رفتار بارهای متناوب نیز توجه شود.

ترتیب اثر مقاوم سازی برشی تیر بتن آرمه به روش کامپوزیت FRCM

با استفاده از کامپوزیت FRCM می توان مقاومت برشی تیر را در بخش مقطع بتن آرمه افزایش داد. برای این کار شبکه الیاف بر روی بخش های جانبی تیر چسبانده می شوند. این اتصال باید به گونه ای باشد که الیاف به طور عمود یا مایل روی محور طولی تیر قرار گیرند تا به افزایش مقاومت برشی تیر بتن آرمه کمک کنند.

قیمت مقاوم سازی تیر بتنی به روش کامپوزیت FRCM به چه فاکتورهایی بستگی دارد؟

عوامل و فاکتورهای مختلفی وجود دارد که می تواند بر قیمت مقاوم سازی تیر بتنی به روشFRCM  تأثیرگذار باشد که از جمله آنها می توان به هزینه کارشناسی و طراحی این سیستم توسط طراح، هزینه اجرای فرایند مقاوم سازی توسط عوامل اجرایی و هزینه تأمین مصالح و متریال مورد استفاده در آن اشاره کرد. همان طور که اشاره کردیم در اجرای این کامپوزیت از مش فایبرگلاس AR-Glass و توری فایبرگلاس E-Glass استفاده می شود که قیمت نوع AR این مش به دلیل قابلیت های بیشتری که دارد در مقایسه با نوع  E-Glass بالاتر است.

از طرف دیگر قیمت پلاستر گچی مورد استفاده در روش کامپوزیت FRCM  در مقایسه با پلاستر سیمانی بیشتر بوده که در هنگام تهیه متریال اجرایی آن لازم است به این موضوع نیز توجه شود. فاکتور دیگر ابعاد چشمه و گرماژ توری بوده که باعث تغییر در قیمت نهایی آنها می شود. قیمت توری های با ابعاد چشمه ریز و گرماژ بالا در مقایسه با دیگر توری ها بیشتر است. همچنین مقدار توری و پلاستر مصرفی در این روش به نیاز مقاوم سازی و مساحت جانبی تیر بتنی بستگی دارد که باعث تغییر در قیمت نهایی آن نیز می شود.

مشاوره، ارائه طرح و اجرای مقاوم سازی تیر بتنی با روش کامپوزیت FRCM

اگر قصد اجرای فرایند مقاوم سازی تیر بتنی با روش کامپوزیت FRCM را دارید لازم است به شرکت های معتبر و با سابقه در این زمینه مراجعه نمایید که ما شرکت وال مش را به شما معرفی می کنیم که از تخصص و تجربه بالایی در این زمینه برخوردار است. شما برای این کار می توانید با مشاوران این شرکت جهت استعلام قیمت، مشاوره و اجرای طرح ارتباط حاصل کنید.

کلام پایانی و نتیجه گیری

تیرهای بتنی همانند دیگر اجزای سازه ممکن است بنا بر دلایلی از استحکام و پایداری لازم برخوردار نباشند و در برابر بارهای وارده و لرزه دچار آسیب و خرابی شوند. در چنین شرایطی لازم است از روش های مؤثر و کارآمد در مقاوم سازی تیرهای بتنی استفاده شود که روش کامپوزیت FRCM یکی از مؤثرترین آنهاست. در این سیستم از الیاف شیشه یا کربن و پلاسترهای سیمانی و گچی در فرایند مقاوم سازی تیرهای بتنی استفاده می شود که به افزایش مقاومت خمشی و برشی این تیرها کمک زیادی می کند. تیرهای بتنی مقاوم سازی شده با کامپوزیت FRCM از مقاومت بالایی در برابر زلزله برخوردار هستند که به افزایش ایمنی سازه کمک زیادی می کنند.