مقاوم سازی با مش شیشه (روش کامپوزیت GFRCM)

چند سال اخیر، زلزله از مهمترین علل خرابی ساختمان‌ها در سرتاسر جهان است. مهندسان به دنبال راهکارهایی برای افزایش مقاومت ساختمان‌ها در برابر لرزه‌های زمین می‌گردند. یکی از این راهکار ها، بهره گیری از سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، است. ماده کامپوزیتی Glass Fiber Reinforced Concrete (GFRC) از سنگدانه‌های ریز، کوپلیمر اکریلیک، سیمان پرتلند و تقویت‌کننده بتن تشکیل شده است. الیاف شیشه‌ای مقاوم در برابر مواد قلیایی، این ماده را تقویت می‌کند.

سیستم مقاوم‌سازی کامپوزیت GFRCM از چه اجزایی تشکیل شده است؟

سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM عبارتند از مش فایبرگلاس AR ویا توری فایبرگلاس E-glass به همراه پلاستر سیمانی ویژه.

مزایای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM چیست؟

مزایای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM عبارتند از:

باعث افزایش مقاومت ساختمان می شود: سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، دوام و مقاوم سازی سازه های ساختمانی را بهبود می بخشد.

افزایش انعطاف پذیری: در FRCM، شبکه های الیافی وجود دارد که انعطاف پذیری بالایی دارند؛ همانند مش فایبر گلاس، مش فیبر کربن و…. این موضوع باعث می شود تا سازه در حین لرزش، فرو نریزد.

کاهش وزن سازه: بهره گیری از الیاف شیشه ای در سازه به کم کردن نیرو های افقی کمک کرده و دوام و پایداری ساختمان را افزایش می دهد.

افزایش طول عمر ساختمان : سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM با مقاوم تر کردن ساختمان، سبب جلوگیری از فرسایش و خوردگی آن نیز می شود. توری های فایبر گلاس در برابر اغلب عوامل محیطی مثل اکسیداسیون، محیط های قلیایی و موارد این چنینی بسیار مقاوم عمل می کنند.

نصب سریع : نصب این سیستم به دلیل وزن کمی که دارد، نیازی به تجهیزات سنگین ندارد. از این جهت به سرعت و در کمترین زمان ممکن می توان آن را نصب کرد.

مقرون به صرفه بودن : سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM در مقایسه با روش های سنتی مورد استفاده با کمترین هزینه، عملکرد ساختمان را بهبود می بخشد. چرا که افزون بر قیمت پایین مواد تشکیل دهنده، نصب ساده ایی نیز دارند.

مورد استفاده در ساختمان های تاریخی و قدیمی: از آنجایی که وزن کمی دارد به آسانی در ساختمان های قدیمی قابل نصب است تا دوام آن ها را افزایش دهد.

کمک به حفظ محیط زیست: مش فیبر کربنی و توری فایبر گلاس از مواد قابل بازیافت تهیه می‌شوند که باعث جلب توجه علاقه‌مندان به حفظ محیط زیست شده است.

مقاومت سازه در مواجهه با حرارت: الیاف شیشه ای یک مقاومت ذاتی در برابر حرارت از خود نشان می دهند. این قابلیت در هنگام آتش سوزی باعث کاهش درصد خرابی سازه، می شود.

انواع توری و مش مورد استفاده در سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM کدام است؟

انواع مختلفی از مش و توری در سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، وجود دارد. در این سیستم، مش شیشه ای و پلاستر به عنوان یکی مهم ترین انواع آن در تثبیت الیاف شیشه ای مورد استفاده قرار می گیرند. در ادامه به بررسی دو نوع از مهمترین آن ها اشاره می کنیم:

• مش فایبرگلاس AR: این مش در سیستم مقاوم سازی در برابر مواد قلیایی، مورد استفاده سازه ها است. همچنین، مش فایبر گلاس AR در نقاطی مانند اعمال وال پست در دیوارهای سازه‌های فولادی و بتنی مورد استفاده قرار می‌گیرد. مش مورد نظر در موقعیت های مختلف با حفظ ساختار مکانیکی و فیزیکی خود در برابر رطوبت، فشار، حرارت، خوردگی، کشش و …. مقاومت زیادی را نشان می دهد. سازگاری کامل با پلاستر گچی و سیمانی و همچنین رزین‌هایی مثل پلی استر و وینیل استر، یکی از ویژگی‌های آن است. انعطاف بالای این ماده باعث می‌شود به سهولت بر روی هر نوع سطحی قرار بگیرد.
• توری فایبر گلاس E-Glass: در توری فایبر گلاس E-Glass، الیاف شیشه‌ای نوع E با تکنیک‌های خاصی تنیده شده است. این الیاف به دلیل مقاومت بالای کششی، الکتریکی و چسبندگی، برای ساخت مش استفاده می‌شود. همچنین، فایبر گلاس نوع E، بسیار مقرون به صرفه است و قیمت پایین تری نسبت به الیاف های دیگر دارد.

مقاوم سازی ساختمان های بتنی با سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM

سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، یک راه تاثیر گذار در جهت مقاوم سازی ساختمان های بتنی است. این روش، با استفاده از مواد کامپوزیتی مانند الیاف شیشه‌ای و چسب‌های بسیار قوی، برای تقویت سازه‌های بتنی به کار می‌رود. الیاف شیشه‌ای به شکل پارچه‌های بلند و باریک با چسب‌های قوی متصل می‌شوند. بعد از آن، چسب قوی بر روی الیاف شیشه‌ای و بتن استفاده می‌شود. این کار باعث ایجاد یک پوشش کامل می‌شود که توانایی و مقاومت سازه را در برابر لرزه و بار مضاعف افزایش می‌دهد. استفاده از سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، دارای مزایای زیادی است.

از جمله اینکه به شکل قابل توجهی قدرت باربری و مقاومت سازه در برابر ضربه را افزایش می‌دهد. همچنین، هزینه نگهداری و نصب آن نسبت به روش های دیگر مقاوم سازی کم تر است و از سویی دیگر، زمان نصب آن نیز سریع تر است. شما با استفاده از این روش، می‌توانید باعث افزایش عمر مفید سازه های ساختمانی شود و نیاز به تعمیرات و نگهداری را تا حد زیادی کاهش دهید. به همین دلیل، سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM برای مقاوم سازی ساختمان های بتنی در برابر بارهای استاتیک و دینامیک بسیار حائز اهمیت است. و از آن به عنوان یک روش مفید و اقتصادی برای تقویت سازه های بتنی یاد می شود.

مقاوم سازی ساختمان های تاریخی با سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM

سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM به عنوان یکی از بهترین راه های تاثیر گذار در مقاوم سازی ساختمان های تاریخی شناخته شده است. در حقیقت، ساختمان های تاریخی معمولاً دارای سازه های بتنی با عمر های طولانی هستند. این سازه ها به خاطر نداشتن توانایی مواجهه با بارهای استاتیک و دینامیک و همچنین عوامل محیطی، نیاز به مقاوم سازی پیدا کرده اند. این روش از دو نوع تقویت سطحی و تقویت حجمی پیروی می کند. بله، الیاف شیشه‌ای در فرآیند تقویت سطحی با چسب قوی به سطح بتن متصل می‌شوند، این اقدام باعث ایجاد یک لایه حفاظتی از چسب و بتن می‌شود که مقاومت سازه را در برابر بار و لرزه افزایش می‌دهد. همچنین، در تقویت حجمی، توپک‌های کوچک از الیاف شیشه‌ای درون بتن قرار می‌گیرند.

 هدف این کار، افزایش استحکام و مقاومت سازه از طریق این توپک‌ها است. استفاده از سیستم GFRCM به عنوان روش مؤثر و اقتصادی برای تقویت ساختمان‌های تاریخی و قدیمی، به ویژه سازه‌های بتنی، مدنظر قرار می‌گیرد. به دلیل اثربخشی و هزینه‌ی کم آن در این حوزه، گزینه‌ی محبوبی است. با این حال برای مقاوم سازی ساختمان های تاریخی، باید مراقبت ویژه‌ای در نگهداری و بازسازی ساختمان داشته باشیم تا مراحل تقویت به درستی انجام شود و نقضی برای ساختمان تاریخی ایجاد نشود.

مقاوم سازی ساختمان های بنایی با سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM

سیستم مقاوم‌سازی کامپوزیت GFRCM، به‌طور موثر برای تقویت ساختمان‌های بنایی نیز کاربرد دارد. این سیستم به دلیل مزایای فراوانی که دارد، به‌عنوان یک روش موثر و کارآمد در مقاوم‌سازی ساختمان‌های بنایی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با همه این ها اگر می خواهید، تقویت سازه های بنایی را با سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، انجام دهید؛ باید مراقب ساختمان در هنگام بازسازی باشید. تا مراحل مقاوم سازی ساختمان به درستی انجام شود و مشکلی برای ساختمان ایجاد نشود. بدین منظور و برای انتخاب روش مناسب مقاوم سازی سازه باید به موارد مختلفی همانند نوع سازه، شرایط محیطی و حتی هزینه ها توجه شود. سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، اغلب دارای پارچه‌های الیافی به همراه چسب قوی است.

این پارچه‌های الیافی که از جنس الیاف شیشه‌ای، کربنی، آرامیدی و یا باسلتی هستند به دو صورت سطحی و حجمی کار مقاوم سازی را انجام می دهند. استفاده از سیستم GFRCM برای مقاوم‌سازی ساختمان‌های بنایی، به ویژه در مواقعی که سازه‌های بتنی دچار ترک خوردگی و خوردگی شده‌اند، تأثیر بسیار زیادی دارد. لازم به ذکر است که برای تقویت مقاومت سازه های بنایی با سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، باید از تکنولوژی های پیشرفته و متریال با کیفیت استفاده کنیم تا نتیجه اثر بخش باشد.

در طراحی سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM از کدام آیین نامه استفاده می شود؟

طراحی این سیستم مقاوم‌سازی از آیین‌نامه ACI 318 بتن آمریکا بهره گرفته است. این آیین‌نامه توسط انجمن بتن امریکا(American Concrete Institute) منتشر شده است و تأثیر گسترده‌ای روی قسمت‌هایی از آیین‌نامه بتن ایران داشته است. در نتیجه سازمان هایی مانند سازمان نظام مهندسی، سازمان وزارت مسکن و …. بر آیین نامه مذکور، استناد می کنند.

هدف آیین‌نامه بتن آمریکا (ACI 318-14 ) تعیین قوانین و ضوابط محاسباتی، دستورالعمل ها، آزمایش سازه های بتنی، جزئیات اجرایی اعضا، ویژگی ها و استاندارد های بتن است. همچنین از آیین نامه ACI 318 در حیطه های مختلفی اعم از پل سازی، ساخت سد، ساختمان های بلند، ساخت مخازن و بسیاری دیگر از سازه ها استفاده می شود. دقت بالای آن سبب شده تا این آیین نامه به یک استاندارد بین المللی بدل شود.

مراحل اجرای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM کدام است؟

مراحل اجرای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM برای تقویت سازه های بتنی در موارد زیر خلاصه می شود:

• بررسی و تجزیه و تحلیل سازه: در این مرحله، سازه مورد نظر باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد تا مشخص شود که چه میزان مقاوم سازی برای این سازه، مورد نیاز است.
• آماده سازی سطوح برای نصب: برای اعمال سیستم مقاوم‌سازی کامپوزیت GFRCM، ضروری است که سطح سازه را به‌طور کامل تمیز کنید. زیرا اگر سطح سازه تمیز نباشد، مقاوم سازی به درستی انجام نمی شود و ممکن است با چالش هایی مواجه شوید.
• مرحله سوم این استفاده از یک چسب قوی برای چسباندن پارچه‌های الیافی می‌باشد. دقت در این مرحله، حرف اول و آخر را میزند و جای هیچ اشتباهی نیست.
• ایجاد پوشش چسبی بر روی سطوح: پوششی از یک نوع چسب قوی بر روی پارچه‌های الیافی و بتن ایجاد می‌شود تا سبب افزایش توانایی و مقاومت سازه شود. این نوع پوشش باید طبق دستورالعمل و دقیق، انجام شود.
• تحلیل و ارزیابی مجدد سازه: مرحله آخر، ارزیابی مجدد سازه است. پس از اجرای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، باید دوباره سازه را بررسی و ارزیابی کنیم تا از صحت انجام کار، اطمینان حاصل شود.

در نهایت باید بدانید که اجرای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، نیازمند به تجربه، مهارت فنی و تکنولوژی کافی است. بایستی با رعایت دستورالعمل‌های استاندارد، اقدامات اجرایی صورت گیرد.

چه نوع سازه هایی می توانند از سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM بهره ببرند؟

این روش که در کشور های بسیار گوناگونی از جمله ایران، استفاده می شود؛ مشکلاتی هم چون کم شدن مقاومت سازه، فرسایش، شکستگی و … را حل می کند. در ادامه، چند نمونه از سازه هایی که از این سیستم استفاده می کنند را شرح می دهیم:

• این سیستم به دلیل سبکی و وزن کم، برای ساخت پل‌ها استفاده می‌شود. به خصوص که پل ها را در برابر زلزله بسیار مقاوم می کند و خطرات ناشی از ریزش پل را کاهش می دهد.
• مقاوم سازی در ساختمان های بسیار بلند و کاهش خطر ریزش این گونه ساختمان ها از چالش هایی است که مهندسان به سبب افزایش ارتفاع ساختمان ها با آن مواجه شدند. از این جهت روش هایی برای مقاوم سازی آن ها ابداع شد تا ساختمان ها امنیت بیشتری در برابر عوامل محیطی داشته باشند. یکی از این روش ها، استفاده از کامپوزیت کامپوزیت GFRCM است.
• الگوهای مقاوم‌سازی بتنی، چون GFRCM، برای کاهش تاثیرات خوردگی و شکستگی در مخازن استفاده می‌شوند. همچنین، برای پیشگیری از فروپاشی دیوارها و حتی ستون‌ها نیز به این سیستم اعتماد می‌شود. در پروژه‌هایی با محدودیت زمان و بودجه، این روش به دلیل ویژگی‌هایش، کاربرد دارد.

سخن پایانی

سیستم GFRCM به عنوان یک روش نوآورانه و مؤثر برای تقویت سازه‌های بتنی، بنایی، و تاریخی معروف است. با توجه به مزایای این سیستم مقاوم سازی، می‌توان بهبود قابل مشاهده ای در عملکرد سازه های ساختمانی به دست آورد. همان طور که در بالا هم اشاره کردیم یکی از مهمترین مزایای این سیستم، سبک وزن بودن آن است که با این ویژگی، احتمال تخریب بخش هایی از سازه های قدیمی کاهش میابد. در کل، با استفاده از این سیستم، می‌توانیم بهبود قابل توجهی در مقاومت و عملکرد سازه های بنایی را به دست آوریم.