مقاوم سازی سازه های بتنی با FRP چیست؟
مقاوم سازی سازه های بتنی با FRP با استفاده از مواد بر روی سطح سازه های مختلف مانند ساختمان ها و یا حتی پل ها انجام می شود. پلیمر تقویت شده با الیاف، FRP، برای تقویت مقاومت کل سیستم کار می کند و عملکرد ساختاری را به شیوه ای بادوام و طولانی افزایش می دهد. FRP ها یک گزینه عالی برای افزایش ظرفیت تحمل بار در انواع سازه های بتنی مانند دال ها، تیرها و ستون ها و همچنین بازسازی و ترمیم سازه های بتنی فرسوده هستند. FRP ها همچنین می توانند عملکرد لرزه ای انواع سازه های بتنی و بنایی را بهبود بخشند.
کامپوزیت های FRP: انتخاب هوشمندانه تر برای تقویت سازه
زیرساخت های قدیمی یک مشکل جهانی است که اغلب به آن اشاره می شود و پل ها، اسکله ها و سایر سازه ها نیاز به بازسازی و در بسیاری از موارد جایگزینی دارند. نیاز به مقاوم سازی سازه هنگامی که یک سازه بتنی فرسوده شده یا آسیب دیده است، استحکام سازه به چشم می خورد.
ترکیبات FRP چیست؟ پلیمرهای تقویت شده با الیاف یا FRP دقیقاً همان چیزی است که از نام آن پیداست – الیاف (الیاف کربن یا الیاف شیشه) که با یک ماتریس پلیمری تقویت شده و در کنار هم نگه داشته می شوند. این ماده به دلیل تعدادی ویژگی گزینه بسیار خوبی برای تقویت سازه است.
ترکیبات FRP مزایای مقاومت در برابر خوردگی و دوام را ارائه می دهند که به کاهش نیاز به تعمیر، عمر طولانی سازه و به صرفه جویی در هزینه چرخه عمر و مزیت اقتصادی طولانی مدت نسبت به مواد سنتی مانند فولاد و بتن کمک می کند.
مزایا مقاوم سازی سازه های بتنی با FRP چیست؟
استفاده از ترکیبات مقاوم سازی سازه ها در سال های اخیر با افزایش چشمگیری همراه بوده است. استفاده از فیبرکربن نسبت مقاومت به وزن نسبتا خوبی را فراهم ی کند، الیاف کربن بسیار مقاوم است، با مقاومت کششی بالا، در عین حال سبک وزن هستند. این برای افزایش مقاومت بدون اضافه کردن یک تن بار مرده ایده ال است.پلیمر تقویت شده با فیبرکربن بسیار با دوام بوده، در برابر استفاده مداوم و اکثر شرایط محیطی مقاومت می کنند.
تقویت با فیبر کربن نیز ایده آل است زیرا زیبایی ساختار را به شدت تغییر نمی دهد و در بسیاری از موارد می توان کاربرد آن را پنهان کرد. این یک مزیت بزرگ نسبت به بسیاری دیگر از گزینه های تقویت سازه است.
3 دلیل برای مقاوم سازی سازه های بتنی با FRP عبارتند از:
- زمان تولید و نصب
هنگام توسعه طرح برای طرح کلی زیرساخت خود، مهم است که مقدار زمانی را که نه تنها برای کل پروژه، بلکه برای هر مرحله از فرآیند مورد نیاز است، در نظر بگیرید. بدیهی است که صرفه جویی در زمان به معنای صرفه جویی در هزینه ها است، اما مطمئناً نمی خواهید کیفیت را فدای کارایی کنید. FRP می تواند تعادل ایده آلی را فراهم کند و به صرفه جویی در زمان تولید کمک کند و در عین حال کیفیت، مقاومت و دوام لازم را ارائه دهد.
به لطف این زمان نصب کوتاه‌تر، مهندسانی که از مقاوم سازی سازه های بتنی با FRP استفاده می‌کنند مجبور نیستند کار خود را صرفاً در طول هفته انجام دهند. در عوض، آنها می توانند کار نصب را در تعطیلات آخر هفته نیز انجام دهند، زمانی که ازدحام ترافیک کمتری وجود دارد و نهایتا کاربران ناراحتی کمتری را تجربه می کنند و وقفه های کمتری را در رفت و آمد خود تجربه می کنند.
- وزن
زمان نصب کم به وزن FRP وابسته است. FRP به سبک وزن بودن شناخته می شود. FRP نسبت به بتن مسلح تقریبا هشت برابر سبک تر است به همین دلیل نیاز به تجهیزات کمتر و کار فشرده تری دارد. همچنین این ماده نیاز به زحمت کمتری در طول فرایند حذف دارد.
- خوردگی و تعمیر
FRP دوام و مقاومت بالا، مقاومت قابل اعتماد در مقابل خوردگی ایجاد می کند، نیاز به تعمیر و نگهداری به صورت مداوم را کاهش می دهد. عدم نیاز به تعمیر و نگهداری مداوم به صرفه جویی در هزینه ها و مواد گران قیمت کمک می کند، همچین از اذیت شدن کاربران نهایی جلوگیری می کند.
چون FRP دوام طولانی دارد و در برابر خوردگی مقاوم است، هزینه های بلند مدت نیز کاهش می یابد.
نحوه مقاوم سازی سازه های بتنی با FRP
با استفاده از دو روش می توان FRP بر روی سطح برای تقویت کردن اجرا کرد. در هر دو روش به آماده سازی سطح باید توجه ویژه ای کرد، که شامل استفاده از روکش پرایمر برای نفوذ به لایه زیرین و افزودن توانایی اتصال است. در برخی از حالات از بتونه اپوکسی برای به وجود آوردن یک سطح اتصال هموار استفاده می شود.
- می توان الیاف و رزین پلیمری را در محل از طریق روش لایه گذاری مرطوب به FRP افزود.
- آن ها همچنین می توانند به صورت پیش ساخته، به شکل میله یا ورقه ورقه در محل آورده و استفاده شوند.
پس از به کار بردن FRP به بخش جدای ناپذیری از سازه تبدیل شده که تقویت خمشی و برشی، شکل پذیری را ایجاد می کند. استفاده از FRP به دلیل قابلیت رزین در انتقال بار به الیاف و ظرفیت بالای الیاف در تحمل بارهای کششی که تقریبا 2 تا 5 برابر ظرفیت فولاد است باعث افزایش ظرفیت سازه ای می شود. با اینکه روش مقاوم سازی سازه های بتنی با FRP هزینه مواد بالاتری نسبت به روش های سنتی مقاوم سازی دارد، اما کاهش زمان نصب، نیاز به تجهیزات و نیروی کار کمتر مخصوصا در مناطقی با دسترسی محدود مزایا آن بوده و هزینه بالای مواد را به گونه ای جبران می کند و افزایش استفاده از این روش نسبت به روش های سنتی را توضیح می دهد.
مقاوم سازی تیر بتنی با FRP
پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP) یا کربن FRP راه حل های اقتصادی و موثری برای تقویت خمشی و برشی تیرهای بتنی ایجاد می کند. ورق های نازک FRP با ضخامت تقریبی 1.3 میلی متر را می توان مشابه کاغذ دیواری برای تقویت تیر استفاده کرد. این مواد در عرض یک روز عمل آوری شده و به مقاومت کششی سه برابر فولاد می رسند. مهندسان طراح تعداد و جهت الیاف را در هر لایه از پارچه FRP تعیین می کنند و نقشه های مهندسی مهر و موم شده را برای چنین تعمیراتی ارائه می دهند.
مقاوم سازی ستون بتنی با FRP
ستون ها در ساختمان ها و پل ها با گذشت زمان خورده می شوند و نیاز به تقویت و تعمیر دارند. همچنین اشتباه در ساخت و ساز می تواند منجرب به وجود آمدن ستون های ضعیف شود که نیاز به تقویت دارند. در تمام این موارد، استفاده از مقاوم سازی سازه های بتنی با FRP یک روش تعمیر سریع و مقرون به صرفه است. این سیستم می‌تواند ظرفیت ستون‌های آسیب‌دیده در اثر زلزله را به سطوح اولیه و یا بیشتر از آن بازگرداند. همچنین می توان برای افزایش مقاومت ستون های آسیب ندیده، در برابر زلزله استفاده کرد.
مقاوم سازی دال بتنی با FRP
پلیمر تقویت شده با فیبر کربن یا شیشه در تعمیر و مقاوم سازی دال ها و عرشه ها بسیار موثر است. FRP را می توان برای افزایش ظرفیت بار زنده دال یا بازیابی ظرفیت اولیه که در اثر خوردگی فولاد تقویت کننده کاهش یافته است طراحی کرد. بسته به شرایط پروژه، می توان با استفاده از FRP در سطح بالا یا پایین دال، مقاوم سازی کرد.
مقاوم سازی دیوار بتنی با FRP
تقویت یا مقاوم سازی دیوارهای موجود برای مقاومت در برابر بارهای طراحی بیشتر، اصلاح ترک های ناشی از نشست خاک، اصلاح ترک های روی دیوارها تحت تأثیر دمای چرخه، اصلاح کاهش مقاومت به دلیل فرسودگی، اصلاح نقص طراحی یا ساخت یا افزایش شکل پذیری با استفاده از کامپوزیت FRP انجام شده است.
