مقاوم سازی به معنای بالا بردن مقاومت یک سازه در برابر نیروهای وارده می باشد و چندی است که در کشور ما موردتوجه قرارگرفته است . فونداسیون ساختمان یکی از اجزای مهم سازه به حساب می آید که مقاوم سازی آن از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به هزینه های بالای بهسازی فونداسیون، همواره سعی شده است از روش هایی استفاده گردد که در آنها مقاوم سازی فونداسیون نیاز نباشد ولی بهسازی آن امری ضروری و اجتناب ناپذیر است.
یکی از روش های نوین و کم هزینه مقاوم سازی استفاده از الیاف FRP در فونداسیون بتنی می باشد. FRP که امروزه از آن به وفور در صنعت ساختمان سازی استفاده می شود، می تواند تأثیر به سزایی در محیط های خورنده داشته باشد و با توجه به ویژگی هایی که دارد، می تواند جانشین خوبی به جای میلگردهای فولادی که در خطر خوردگی هستند باشند.
دلایل نیاز به مقاوم سازی فونداسیون بتنی با FRP
یکی از دلایل مقاوم سازی، عمر ساختمان های موجود در کشور است که عمر بالای ۴۰ سال آن ها نیاز به مقاوم سازی را ایجاب می کند. مقاوم سازی و بهسازی فونداسیون بتنی به منظور جلوگیری از افزایش آسیب سازه ها از اهمیت بالایی برخوردار است که در صورت وجود پی ضعیف، اعمال بارهای تصادفی پیش بینی نشده و کاهش ظرفیت باربری خاک مجاور پی به منظور ارتقاء عملکرد فونداسیون بتنی به لحاظ ایجاد ظرفیت باربری موردنیاز،کاهش نشست تا حد مجاز، روند مناسب تغییر شکل پذیری برای حفظ صلبیت و انعطاف پذیری توام مناسب، انجام می گیرد.
مقاوم سازی فونداسیون ممکن است به دلیل تغییرات در سرویس دهی ساختمان ها موردنیاز باشد. این تغییرات به طور مستقیم از مقدار بارهای گرانشی ساختمان تأثیر می پذیرد. وجود برخی خطاها در محاسبات بارها بخصوص نیروهای جانبی از قبیل زلزله، در طول روند طراحی از دیگر پارامترهای مهمی است که در آن مقاوم سازی ضروری می باشد. مقاوم سازی نیازمند استفاده از تکنولوژی های خاص و مصالح ساختمانی سازمان بندی شده می باشد. گاهی اوقات بهسازی لرزه ای فونداسیون ها به دلیل بارهای زلزله نیاز میباشد،که ممکن است به طور مستقیم باعث برخی از مشکلات برای فونداسیون یا علاوه براین، پیدایش بارهای بالارونده و اضافی شود.
روش های مقاوم سازی و بهسازی فونداسیون ها با FRP
ساختمان به وسیله ی پی به زمین متصل شده و بارهای قائم وارده را که شامل وزن حاصل از ستون ها، دیوارها، سقف ها و … و همچنین بارهای افقی(باد و زلزله) را دریافت کرده و به یک نسبت مشخصی پخش و به زمین منتقل می کند. پی به عنوان یکی از اعضای باربر ساختمان وظیفه ی توزیع وانتقال وزن ساختمان به زمین را دارد. طراحی یک پی مناسب ، به خصوصیات خاک زیر آن از یک طرف و مقدار وزن سازه ی روی آن از طرف دیگر بستگی دارد. ساختمان های بدون پی به مرور زمان دچار نشست شده و در نتیجه این نشست، در ساختمان ترک ایجاد می گردد و مقاومت بنا در برابر بارهای وارده از بین می رود. ابعاد پی بستگی کامل به وزن بنا، نیروهای وارد بر آن (مرده و زنده و بارهای جانبی)، نوع خاک و مقاومت فشاری زمین دارد.
انواع فونداسیون های بتنی
پی ها بر اساس عمق و نوع عملکرد طبقه بندی می شوند. در حالت کلی چنانچه لایه مقاوم در عمق کمی از سطح زمین قرار گرفته باشد، پی در نزدیکی سطح زمین بنا می گردد. در غیر اینصورت برای رسیدن به لایه ی مقاوم عمق پی افزایش می یابد. به طور کلی می توان پی ها را به سه دسته تقسیم نمود:
• پی های کم عمق موسوم به پی های سطحی
قسمتی از فونداسیون سطحی متشکل از عناصر سازه ای (بتن، فولاد، یا حتی چوب) که فشار روسازه را به صورت لهیدگی (فشار تماسی) به خاک فونداسیون (پی) منتقل می نماید.
پی های سطحی (منظور شالوده و خاک زیر آن است) از متداول ترین فونداسیون ها به خصوص برای پروژه های ساختمانی و دیوارها بوده و اغلب عمق استقرار آن ها کمتر از عرضشان است در عین حال در بعضی مراجع پی های با نسبت عمق تا ۴ الی ۵ هم بعنوان پی کم عمق طبقه بندی شده است.
انواع فونداسیون های سطحی به صورت زیر است:
شالوده منفرد
در زبان انگلیسی به آن ها Isolated Footing (به همان معنی شالوده منفرد یا تک) و در بعضی کتب فنی Pad Footing (به معنی شالوده پاشنه ای یا بالشتکی) اطلاق می شود. این شالوده ها اغلب دارای شکل مربع یا مستطیل در پلان بوده و از آن ها برای تحمل بار یک ستون تک استفاده می شود.
فونداسیون مرکب (Combined Footing)
شالوده های مرکب بتن مسلح که اغلب شکل مستطیلی یا ذوزنقه ای در پلان دارند و بار بیش از چندین ستون را تحمل می نمایند (اغلب دو تا چهار ستون).
فونداسیون نواری (trip or Continuous Footing)
از این نوع شالوده اغلب برای تحمل بار دیوارهای باربر استفاده می شود. این شالوده ها معمولاً اعضای بتن مسلح با طول زیاد و عرض یکنواخت در اعماق سطحی زمین هستند.
فونداسیون شبکه ای( Grid Footing):
چندین ردیف معمولا متعامد از شالوده های نواری که در زیر کل ساختمان بار چندین ستون و یا دیوار را تحمل می نماید .
مقاوم سازی با استفاده از الیاف پلیمری (FRP)
مقاوم سازی اجزای بتنی با استفاده از الیاف FRP یکی از راه های نوین مقاوم سازی است که جایگزین روش های قدیمی مانند زره پوش کردن فولادی یا بتنی شده است. FRP نوعی کامپوزیت پلیمری است که از دو بخش متمایز الیاف و ماتریس تشکیل شده و به عنوان مصالحی مؤثر برای مقاوم سازی سازه های در معرض خطرات لرزه ای به صورت گسترده ای موردتوجه قرارگرفته است. مصالح FRP میتوانند به منظور تقویت سازه ها برای تحمل بارهای افزایش یافته به سبب تغییر در کاربری یا جبران خطاهای طراحی و اجرا به کار روند. قبل از انتخاب نوع FRP باید ارزیابی شود که آیا استفاده از FRP روش مناسبی برای مقاوم سازی سازه موردنظر است یا خیر. برای استفاده از FRP در پروژه های خاص، لازم است وضعیت موجود سازه در ارتباط با ظرفیت باربری، شناسایی نواقص و عوامل آنها و شرایط سطوح بتن، ارزیابی شود. توصیه می شود افزایش ظرفیت باربری اعضا تقویت شده با استفاده از FRPمحدود شود، به این دلیل که کاهش تأثیر یا از بین رفتن FRP به گسیختگی عضو تحت اثر بارهای ثقلی، منجر نشود.
بررسی مقاوم سازی فونداسیون ها با الیاف FRP
استفاده از پی های سطحی در کشور ما بسیار متداول بوده و عمدتاً پی ها به صورت سطحی می باشند. به منظور مقاوم سازی پی های سطحی که عبارت اند از پی های منفرد، نواری و گسترده در این قسمت به بررسی تقویت این نوع از پی ها پرداخته شده است.
تقویت پی های منفرد
در مورد پی های منفرد مشکلاتی ازجمله فشار زیاد خاک زیر پی، بلند شدگی و لغزش پی ممکن است ایجاد شود که برای مقابله با فشار زیاد خاک زیر پی می تواند یکی از روش های مقاوم سازی و یا بسته به مشکل موجود، به صورت ترکیبی اقدام به انجام مقاوم سازی نمود که در این نوع پی ها روش هایی ازجمله ساخت پی بزرگتر در زیر پی موجود، اضافه کردن پایه ها و شمع های جدید در مجاورت پی و اتصال آنها به پی موجود، تبدیل پی منفرد به پی نواری، اصلاح خاک زیر پی، تبدیل پی منفرد به پی نواری و اجرای یک تیر عمیق بتن مسلح توصیه می شود.
موارد فوق برای مقابله با مشکل بلند شدگی پی نیز (به جز اصلاح خاک زیر پی و ساخت پی بزرگتر در زیر پی موجود) مورداستفاده قرار می گیرد. به منظور تقویت پی منفرد در برابر لرزش آن می تواند از روش هایی ازجمله بزرگ کردن سطح پی، اضافه کردن شناژ های افقی، اصلاح خاک مجاور پی استفاده نمود.
تقویت پی های نواری یا پی های زیر دیوار
از عمده ترین ضعف های پی نواری می تواند به فشار زیاد خاک زیر پی و بلند شدگی پی اشاره نمود که برای مقابله با مشکل فشار زیاد خاک زیر پی، از روش هایی ازجمله ساخت پی بزرگتر در زیر پی موجود، اضافه کردن پایه ها و شمع های جدید در مجاورت پی و اتصال آنها به پی موجود، تبدیل پی نواری به پی گسترده، اجرای شناژخورجینی، اجرای فونداسیون خورجینی و تعبیه اجزای قائم باربر جانبی جدید مانند دیوارهای برشی و قاب های مهاربندی شده استفاده نمود. به منظور مقابله با مشکل بلند شدگی پی نواری می تواند از روش هایی ازجمله افزایش ابعاد پی موجود (اقتصادیترین روش(، اضافه کردن پایه ها و شمع های جدید (کاراترین روش)، تعبیه اجزای قائم باربر جانبی جدید استفاده نمود.
سوالات متداول
لزوم مقاوم سازی فونداسیون FRP کدام است؟
از مواردی که نیاز به مقاوم سازی فونداسیون سازه را ملزوم می کند میتوان به افزایش عمر سازه ، وجود پی ضعیف ، اعمال بارهای تصادفی پیش بینی نشده و کاهش ظرفیت باربری خاک مجاور پی به منظور ارتقاء عملکرد فونداسیون بتنی به لحاظ ایجاد ظرفیت باربری موردنیاز،کاهش نشست تا حد مجاز، روند مناسب تغییر شکل پذیری برای حفظ صلبیت و انعطاف پذیری توام مناسب،وجود برخی خطاها در محاسبات بارها بخصوص نیروهای جانبی از قبیل زلزله، اشتباهات و مشکلات در طراحی،مشکلات و اشتباهات در اجرا سازه،تغییر در استاندارد ها و آیین نامه ها،افزایش عمر مفید بهره برداری،تغییر کاربری سازه،افزایش طبقات و بار وارده از دیگر پارامترهای مهمی است که در آن مقاوم سازی ضروری می باشد.
مزیت مقاوم سازی فونداسیون با الیاف FRP نسبت به ژاکت بتنی در چیست؟
استفاده از الیاف FRPجهت مقاوم سازی فونداسیون علاوه بر اینکه باعث افزایش چشمگیر وزن سازه نمی شود زمان اجرای کوتاه تری دارد و اجرای آن راحت تر است. علاوه بر آن فونداسیون در برابر عوامل محیطی محافظت می کند.
انواع فونداسیون رایج در سازه ها کدام است؟
پی منفرد ، نواری و گسترده که بنا به بار وارده به آن و نوع سازه و طراحی می تواند متفاوت باشد.
