استفاده از الیاف FRP در عملیات بنایی و مرمت ساختمان ها

بخش زیادی از ساختمان هاي موجود در كشور از نوع مصالح بنايي مي باشند كه ضوابط آيين نامه اي در ساخت اكثر آنها رعايت نشده است. آسيب پذيري بسيار زیاد اين ساختمان ها در زلزله هاي گذشته اهميت توجه به بهسازي اين ساختمان ها را بيش از پيش می کند.

روش هاي متعددی براي افزايش مقاومت سازه هاي بنايي در مقابل بارهاي جانبي زلزله وجود دارد كه انتخاب هریک از اين روش ها بسته به وضعیت ساختمان و تفکر مهندس طراح انجام مي شود، البته انتخاب روش مناسب معمولاً تا حد زيادي تابع مسائل اقتصادي نیز مي باشد. با توجه به اينكه در ساختمان هاي بنايي سيستم مقاوم در برابر بارهاي جانبي، ديوارهاي باربرمي باشند، براي تقويت ساختمان در مقابل بارهاي لرزه اي بيشتر طرح هاي ارائه شده در رابطه با ديوارها مي باشند.

از جمله روش های موجود براي تقويت ساختمان هاي بنايي در مقابل بارهاي جانبي می توان به موارد ذیل اشاره نمود.

1. سيستم كامپوزيت یا به اصلاح FRP
2. روکش بتنی
3. تعبیه دیوار برشی
4. ایجاد دیوارهای جدید
5. پشت بند
6. اضافه کردن کلاف های قائم

سیستم های FRP  با جايگزيني به جاي روش های ديگر مانند صفحات فولادي و پوششهاي بتني شكل گرفته است. اعضاي سازه اي كه توسط اين سيستم مقاوم سازي مي شوند عبارتند از تيرها، دالها، ستونها، ديوارها، اتصالات و... می باشند.از مزیت های اصلی این سیستم مقاومت بسیار زیاد در مقابل وزن بسیار کم است که در کنار جلوگیری از خورندگی موجب خروجی مطلوب میگردد.

محدوديت کاربرد آنها در مهندسي ساختمان به قيمت بالاي آنها باز میگردد. البته در سال های اخیر هزينه و قيمت آنها رو به كاهش است و به اين ترتيب استفاده از آنها در آینده در کشور بیشتر خواهد شد. استفاده از آنها در زمينه مقاوم سازي، هر چند كه هزينه بالايي دارد، اما با توجه به هزينه اجرايي معقول و نيز مزایای عنوان شده در كل به عنوان يكي از موثرترين راه هاي مقاوم سازي به شمار مي رود.

تقویت برشی دیوارهای آجری با FRP

ديوارهايي كه نسبت ارتفاعی به طول كمتری دارند بیشتر دچار شكست برشي می شوند و تركهاي قطري در آنها ظاهر مي شوند. برای رفع این ضعف، عموما FRP  در راستای طول دیوار بر روی آن نصب میگردد.

تقویت خمشی دیوارهای آجری با FRP

در دیوارهایی که موضوع تقویت خمشی می باشد FRP  در راستای عمودی و ارتفاعی دیوار نصب میگردد.نکته حائز اهمیت درهنگام تقویت خمشی با الیاف کامپوزیتی به صورت ارتفاعی بر روی دیوار مهار صحیح الیاف در پای دیوار و انتقال صحیح نیرو به تکیه گاه پای دیوار می باشد.

هنگامی که همزمان تقویت خمشی و برشی صورت می پذیرد الیاف به طور افقي و عمودي بر روي ديوار به صورت توام استفاده می گردد که در این حالت افزايش سختي، مقاومت و شكل پذيري بيشتر از حالت هاي قبل است. در اين سيستم قرارگيري الياف به صورت افقي خود مهار كننده الياف خمشي مي باشند.

تقويت ديوارهاي آجري با اعضاي بتني يا فولادي محیطی

چنین ديوارهایی رفتار كاملاً متفاوت با ديوارهاي بدون عناصر محيطي دارند و در هنگام اعمال بارهاي جانبي در امتداد صفحه ديوار، بين آنها و عناصر احاطه كنند ه شان اندركنش بوجود مي آيد و راستاي تنش هاي كششي از حالت افقي به حالت قطري تغییر اتفاق می افتد.

همچنين در حالتي كه بارهاي جانبي در امتداد عمود بر صفحه ديوار، اعمال مي گردد رفتار ديوار مشابه دال تخت مي باشد و تحت تاثیر لنگرخمشي ايجاد شده ترك هايي پديدار مي شود.

قطور ديوار زمانی كه توسط اعضاي بتني يا فولادي احاطه شده است احتياج به تقويت داشته و ترك خوردگي و شكست در اين ناحيه اتفاق مي افتد. لذا براي تقويت ديوارهاي آجري با اعضاي بتني يا فولادي محيطي، الياف FRP  به صورت قطری روی دیوار اجرا می گردد.

لایه های چندگانه و طول همپوشانی

با توجه به مبنای طراحی و شرایط می توان از لایه های چندگانه FRP و رزین بین آنها استفاده نمود برای این کار لبه های انتهایی باید به اندازه کافی روی هم قرار گرفته و وصله های پوششی اتصال کافی را ایجاد نماید . به منظور عدم جدایش وصله، دورپیچ کردن آن توصیه می شود مگر آنکه مهندس طراح به طریق دیگری اعلام نظر کرده باشد . اندازه لبه های اضافی براساس انجام آزمایش های توصیه شده توسط سازنده و مطابق با مشخصات فنی پروژه تعیین می شود.

لازم به ذکر است زاویه اجرای الیاف با توجه به طراحی و نوع خروجی مورد نیاز که توسط طراح در نقشه ها اعلام شده است از اهمیت زیادی برخودار می باشد و رعایت آن کاملا الزامی است گاها حتی قصور در زاویه اجرایی اعلامی حتی 5 درجه موجب عدم حصول نتیجه مطلوب میگردد.

مجموعه آبادگران نیز با گسترش سبد کالایی مقاوم سازی خود با تولید و ارائه محصولات این صنعت، در این حوزه فعالیت مستمری دارد. الیاف کربن ABA WRAP-C305 پارچه الیاف کربن تک جهته برای کاربردهای مقاوم سازی سازه می‌باشد که یکی از محصولات پرکاربرد در این سبدکالایی به چشم میخورد. همچنین   چسب کامپوزیت الیافی ABABOND FRP-H25 و  چسب کامپوزیت الیافی ABABOND FRP-C5 چسب‌های دو جزیی بدون حلال بر پایه رزین اپوکسی و هاردنر پلی آمین اصلاح شده می‌باشد که برای اتصال انواع الیاف مقاوم‌سازی به زیرآیند بتنی طراحی شده است. این چسب با توجه به نوع خاص رزین و هاردنر استفاده شده در آن دارای رئولوژی و زمان کاربری مناسب جهت استفاده در آب هوای گرم و سرد می‌باشد. این چسب دارای مقاومت مکانیکی و شیمیایی عالی و چسبندگی بسیار زیاد می‌باشد و با توجه به طراحی منحصر به فرد آن، بر روی سطوح خشک و مرطوب قابل اجرا است. همچنین به واسطه خواص رئولوژی ویژه آن، سطح الیاف به طور کامل اشباع شده و الیاف بدون لغزش بر روی سطح متصل می‌شوند.