نشریه شماره ۳۴۵
با توجه به رشد کاربرد مصالح تقویتی FRP در کشور و تقاضا برای استفاده از این فناوری به منظور مقاوم سازی ساختمانهای بتن آرمه، سازمان مدیریت و برنامهریزی اقدام به تهیه نشریه شماره ۳۴۵ با عنوان راهنمای طراحی و ضوابط اجرایی بهسازی ساختمانهای بتنی موجود با مصالح تقویتی FRP در سال ۱۳۸۷ کرده است.
استفاده از کامپوزیتهای با زمینه پلیمری در بهسازی سازههای بتن آرمه طی سالیان اخیر از رشد قابل توجهی برخوردار بوده است. دلیل اصلی آن نیاز به افزایش عمر بهره برداری و ارتقای اساسی زیرساختها در تمامی نقاط دنیا است. از ویژگیهای اصلی کامپوزیتهای پلیمری میتوان مقاومت مناسب در برابر خوردگی، سادگی اجرا در محل نصب و سبکی آنها را برشمرد.
در تدوین این نشریه سازگاری روابط و ضرایب جزیی ایمنی طراحی با آیین نامه بتن ایران مورد نظر بوده است.
اهداف نشریه شماره ۳۴۵
این نشریه برای انتخاب، طراحی و نصب سیستمهای FRP روی وجوه بیرونی سازههای بتنی به منظور مقاوم سازی ساختمانها تهیه شده است. اطلاعات مربوط به ویژگیهای مصالح، روش نصب، کنترل کیفی، و نگهداری از سیستمهای FRP به عنوان سیستم مسلح کننده بیرونی ارائه میشود. این اطلاعات میتواند برای انتخاب سیستم FRP به منظور افزایش مقاومت و سختی تیرهای بتن مسلح یا افزایش شکل پذیری ستونها مورد استفاده قرار گیرد.
کاربرد نشریه شماره ۳۴۵
سیستمهای FRP به منظور بازسازی یا حفظ استحکام یک عضو سازهای فرسوده، مرمت یا مقاوم سازی عضو سازهای سالم به منظور تحمل بارهای افزایش یافته و جبران خطاهای طراحی و اجرا بکار میروند. مهندس مشاور قبل از انتخاب نوع سیستم FRP ابتدا باید از مقاوم سازی ساختمان توسط این سیستم مطمئن شود.
برای استفاده از سیستم FRP در پروژههای خاص، لازم است وضعیت موجود سازه از قبیل ظرفیت باربری، شناسایی نقایص، عوامل آن و شرایط سطوح بتن ارزیابی شود. ارزیابی کمی میتواند شامل بازرسی دقیق میدانی و اخذ اطلاعات لازم، مروری بر مدارک طراحی و تحلیل سازه باشد.
ویژگی مصالح FRP
بطور کلی مقاوم سازی سازههای بتنی موجود یا مرمت آنها به منظور تحمل بارهای مضاعف طراحی، بهبود نارساییهای ناشی از فرسایش و افزایش شکل پذیری سازه را با استفاده از مصالح مناسب و شیوههای اجرای صحیح بطور متعارف انجام میدهد. استفاده از صفحات فولادی به صورت پوشش خارجی، غلافهای بتنی یا فولادی و پس کشیدگی خارجی، تعدادی از روشهای متعارف موجود است.
استفاده از مواد مرکب ساخته شده از الیاف در محیط رزین پلیمری به عنوان پلیمرهای مسلح شده با الیاف، Polymers (FRP) Fiber Reinforced به عنوان جایگزینی در مصالح سنتی و شیوههای موجود معرفی شده است.
در سیستم FRP الیاف و رزینها برای ساخت چند لایه مرکب، مورد استفاده قرار میگیرند، به نحوی که رزینهای مصرفی به منظور چسباندن چند لایه مرکب به سطح بتن زیرین و پوششها به منظور محافظت مصالح ترکیب شده استفاده میشوند. پوششهای معمول که به منظور زیبایی ظاهری مورد استفاده قرار میگیرند به عنوان قسمتی از سیستم FRP در نظر گرفته نمیشوند.
مصالح FRP سبک، مقاوم در برابر خوردگی و دارای مقاومت کششی بالایی هستند. این مصالح به شکلهای مختلف و در گسترهای از انواع ورقههای چند لایه کارخانهای گرفته تا ورقههای خشک قابل پیچش، روی اشکال مختلف سازهای قبل از اضافه کردن رزین، قابل دسترس هستند. در مواقعی که ظاهر کار تمام شده یا امکان دسترسی مدنظر باشد، سیستمهای FRP به صورت پروفیلهای نسبتاً نازک عمل آوری شده مطلوب هستند.
محدودیتهای مقاوم سازی
توصیه میشود که افزایش ظرفیت باربری عضو تقویت شده با سیستم FRP محدود شود. به این صورت که کاهش یا از بین رفتن سیستم FRP نباید باعث گسیختگی عضو تحت اثر بارهای ثقلی شود.
پوششهای FRP متعارف
سیستمهای FRP در انواع مختلف از قبیل سیستمهای چسباندن تر و سیستمهای پیش عمل آوری شده موجود هستند. این سیستمها میتوانند بر اساس چگونگی ارائه به کارگاهها و نحوه نصب طبقهبندی شوند. سیستم FRP و شکلهای مختلف آن باید بر اساس انتقال بارهای سازهای و سهولت در استفاده و اجرا انتخاب شوند. انواع معمول و قابل قبول FRP به منظور مقاوم سازی اعضا سازهای به صورت زیر فهرست بندی شده است.
- سیستمهای چسباندن تر
- سیستمهای پیش آغشته
- سیستم های پیش عمل آوری شده
- سایر انواع مصالح FRP
فهرست مطالب نشریه شماره ۳۴۵
نشریه شماره ۳۴۵ در ده فصل و ۱۲۱ صفحه منتشر شده است. بخشی از فهرست مطالب این نشریه معرفی شده است.
در فصل دوم خواص فیزیکی و مکانیکی مصالح FRP توضیح داده شده است. ضوابط فصل سوم در بردارنده موارد کلی است که باید برای بارگیری، انبارش و جابهجایی مصالح FRP رعایت شود.
در فصل چهارم عملیات نصب و اجرای درست و مناسب سیستمهای FRP را به نحوی صحیح ارائه میدهد. در فصل پنجم برنامههای تضمین و کنترل کیفیت توسط سازنده سیستم FRP، پیمانکار نصب و اجرای FRP بررسی شده است.
در فصل ششم مقاوم سازی یا تعمیرات ترمیمی اعضای بتنی را بازرسی و ارزیابی میکند. ضوابط فصل هفتم مربوط به اصول کلی هستند که باید در طراحی برای بهسازی لرزهای با استفاده از مصالح FRP رعایت شوند.
فصل هشتم نحوه محاسبه تقویت خمشی یک عضو بتنی با اضافه نمودن FRP در ناحیه کششی را نشان میدهد. فصل نهم دربردارنده ضوابط کلی استفاده از مصالح FRP به منظور افزایش مقاومت برشی، پیچشی مقاطع بتن آرمه است.
مصالح
- مواد تشکیل دهنده
- خصوصیات فیزیکی
- خصوصیات مکانیکی
- رفتار وابسته به زمان
- پایایی
بارگیری، انبارش و جابجایی
- بارگیری
- انبارش
- جابجایی
نصب
- تایید مصالح FRP
- ملاحظات مربوط به درجه حرارت، رطوبت هوا و نمناکی سطوح
- ترمیم بتن و آماده سازی زیرکار
- اختلاط رزینها
- کاربرد مواد ترکیبی
- لایههای چندگانه و طول همپوشانی
- عمل آوری رزین
بازرسی، ارزیابی و پذیرش
- بازرسی
- ارزیابی و پذیرش
تعمیر و نگهداری
- بازرسی و ارزیابی
- پایش و بازرسی دراز مدت
- تعمیر سیستم مقاوم سازی
- تعمیر سطوح پوشش داده شده
ملاحظات کلی طراحی
- اصول طراحی
- محدودیتهای مقاوم سازی
تقویت خمشی
- ضرایب ایمنی جزیی
- حالات گسیختگی خمشی
- کرنش در مصالح FRP
- مقاومت نهایی تیرهای مستطیلی
- مقاومت نهایی تیرهای مستطیلی دارای فولاد فشاری
تقویت برشی و تقویت پیچشی
- ضرایب جزیی ایمنی
- تقویت برشی
- محدودیتهای تقویت برشی
تقویت اعضای فشاری
- ستونهای گرد کوتاه تحت فشار خالص
- ستونهای مستطیلی کوتاه تحت فشار خالص
- تقویت برشی برای اعضای فشاری
- محدودیتهای مقاوم سازی برای ظرفیت بار محوری
جزییات تقویتی و طول گیرایی
- اتصال و جدایش
- طول گیرایی