در دنیای امروز، مقاومت سازه‌های بتنی در برابر نیروهای زلزله از اهمیت بسیاری برخوردار است. زلزله‌ها به عنوان یکی از پدیده‌های طبیعی پتانسیل بالایی برای تخریب سازه‌ها دارند و بنابراین طراحی و ساخت سازه‌های مقاوم در برابر زلزله از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. مقاومت سازه‌های بتنی میتواند به چندین شکل ایجاد شود، از جمله قاب خمشی، دیواربرشی یا ترکیبی از هر دو. در این مقاله به بررسی تخصصی پروسه افزودن دیوار برشی و همچنین روش های تقویت دیوار برشی سازه ها خواهیم پرداخت.
دیواربرشی چیست؟
دیوار برشی (Shear Wall) از جمله عناصر حیاتی در زمینه مهندسی سازه هستند که در طراحی و ساخت ساختمان‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. این عناصر توانایی برخورد با نیروهای جانبی مانند زلزله و باد را دارا هستند و از این رو از اهمیت بسیاری در تضمین ایمنی و مقاومت ساختمان در مواجهه با چالش‌های مختلف طبیعی برخوردارند.دیوارهای برشی عمدتاً از مواد سازه‌ای از قبیل بتن مسلح یا فولاد تشکیل شده و در دیوارهای عمودی به ساختمان یا ساختمان‌های بلند تعبیه میشوند. این دیوارها باعث توزیع نیروهای جانبی به صورت متناسب به ستون‌ها و پایه‌های ساختمان میشوند تا ساختمان توانایی مقاومت در برابر نیروهای جانبی را داشته باشد.
در شرایط زلزله، دیوارهای برشی به عنوان ترمز‌های زلزله عمل می‌کنند و توانایی جذب و انتقال نیروهای زلزله را دارند. این ویژگی باعث کاهش انتقال نیروهای زلزله به داخل ساختمان و در نتیجه کاهش خطر تخریب ساختمان می‌شود.علاوه بر زلزله، دیوارهای برشی همچنین می‌توانند در مقابل نیروهای جانبی ناشی از باد عمل کرده و به تقویت استحکام و مقاومت ساختمان در برابر این نیروها کمک کنند.
دیواربرشی چه نقشی در مقاوم سازی سازه ها دارد؟
دیوارهای برشی نقش بسیار حیاتی در تقویت سازه‌ها، به ویژه در ساختمان‌های بلند، با ایجاد مقاومت در برابر خم شدن یا فروپاشی سازه تحت نیروهای جانبی مانند باد و زلزله ایفا می‌کنند.این دیوارها معمولاً با سقف یا کف ساختمان یکپارچه هستند و می‌توانند در زوایای مختلف قرار گیرند تا استحکام سه‌بعدی ایجاد کنند. تیرها به ستون‌ها به طور سفت و سخت متصل میشوند تا پایداری را تضمین کنند. اجزایی مانند اتصالات سریع، پیچ‌ها و تیرها برای اتصال اجزای دیوار برشی به کار می‌روند تا عناصر اساسی مانند پوسته در محل خود نگه داشته شوند.با این حال، باید توجه داشت برای ارائه مقاومت در برابر زلزله در ساختمان‌های بلند، باید شیروال را با نصب میله‌های تقویتی فولادی که در مفصل بین دیوارها و پایه‌ها امتداد دارند، کافی قوی کرد.
بررسی انواع دیوار برشی
به طور کلی دیوار های برشی متناسب با نوع سازه به چهار بخش کلی تقسیم میشوند که شرایط استفاده هر کدام بستگی به موقعیت و شرایط محیطی سازه دارد که عبارتند از :
1- دیوار برشی بتن مسلح
دیوارهای برشی بتن مسلح یکی از مهمترین اجزای سازه‌های بتنی هستند و در سازه‌های مختلف از ساختمان‌های مسکونی گرفته تا ساختمان‌های تجاری و صنعتی به کار می‌روند. این سازه‌ها عموماً به منظور افزایش استحکام و پایداری سازه در برابر نیروهای جانبی، مانند زلزله و باد، طراحی میشوند. در ادامه به تحلیل و توسعه برخی نکات تکمیلی در مورد دیوارهای برشی بتن مسلح می‌پردازیم:
ساختار اصلی دیوار برشی بتن مسلح: دیوارهای برشی بتن مسلح از یک هسته بتنی تشکیل شده‌اند که توسط میلگردهای عمودی و افقی مسلح شده است. میلگردهای عمودی به عنوان میله‌های کمانشی یا میله‌های برشی شناخته میشوند، زیرا نیروهای برشی را تحت پوشش خود دریافت می‌کنند. میلگردهای افقی به عنوان میله‌های خمشی شناخته میشوند و برای مقاومت در برابر نیروهای خمشی به کار می‌روند.
مقاومت در برابر نیروهای جانبی: یکی از مزایای اصلی دیوارهای برشی بتن مسلح، مقاومت بالا در برابر نیروهای جانبی مانند زلزله و باد است. این سازه‌ها به عنوان عنصرهای اصلی در افزایش استحکام سازه و کاهش اثرات ناشی از نیروهای جانبی عمل می‌کنند.
مزایای دیواربرشی بتن مسلح:
- عدم نیاز به نگهداری: دیوارهای برشی بتن مسلح به دلیل ساختار ساده و عدم وجود قطعات متحرک و نیاز به نگهداری کمتر در مقایسه با سازه‌های دیگر، از نظر نگهداری مزیت دارند.
- دوام بالا: اگر به درستی طراحی و اجرا شوند، دیوارهای برشی بتن مسلح دارای عمر مفید طولانی هستند و می‌توانند سازه را به مدت سال‌ها حفظ کنند.
معایب دیواربرشی بتن مسلح:
- وزن زیاد: از جمله معایب اصلی این نوع دیوارها وزن بالای آن‌هاست. وزن بتن و میلگردهای مسلح باعث نیاز به پایه‌ها و سازه‌های پشتیبانی قوی‌تر می‌شود.
- هزینه‌های بالا: ساخت و اجرای دیوارهای برشی بتن مسلح نیاز به مهارت‌ها و تجهیزات خاص دارد، که ممکن است هزینه‌های ساخت و نصب را افزایش دهد.
2- دیوار برشی فولادی
سیستم دیوارهای برشی فولادی یکی از اصولی‌ترین و پرکاربردترین سیستم‌های سازه‌ای در طراحی ساختمان‌ها می‌باشد. این سیستم‌ها از ورق‌های فولادی ساخته شده‌اند که به تیرها و ستون‌های اطراف متصل میشوند. این متن به تحلیل و توسعه مزایای و معایب این سیستم اشاره کرده است.
سیستم برشی فولادی به عنوان عنصر اصلی در طراحی ساختمان: این سیستم به عنوان یکی از عناصر اساسی و مدنظر در طراحی ساختمان‌ها قرار می‌گیرد. از طریق ایجاد دیوارهای برشی، ساختمان‌ها در برابر بارهای جانبی مقاوم میشوند.
نقش ستون‌ها و تیرها: در این سیستم، ستون‌ها نقش پایه‌های تیرها را ایفا می‌کنند و تیرهای میانی به عنوان سخت‌کننده‌ها عمل می‌کنند. این ترکیب تیرها و ستون‌ها به سازه استحکام و سختی می‌بخشد.
مزایای استفاده از دیواربرشی فولادی
مزایای استفاده از دیوار برشی فولادی عبارتند از:
- مقاومت بالا در برابر بارهای جانبی: دیوارهای برشی فولادی دارای مقاومت بالایی در برابر بارهای جانبی هستند. این امر به دلیل شکل و ساختار آنها است که باعث می شود نیروی جانبی را به طور موثرتری جذب و منتقل کنند.
- وزن کم: دیوارهای برشی فولادی دارای وزن کمتری نسبت به دیوارهای برشی بتنی هستند. این امر باعث کاهش وزن سازه و در نتیجه کاهش هزینه ساخت و ساز می شود.
- سرعت اجرای سریع: دیوارهای برشی فولادی به سرعت و به راحتی اجرا می شوند. این امر باعث کاهش زمان ساخت و ساز و در نتیجه کاهش هزینه های ساخت و ساز می شود.
- انعطاف پذیری بالا: دیوارهای برشی فولادی می توانند در اشکال و اندازه های مختلف ساخته شوند. این امر باعث می شود که آنها را بتوان در انواع مختلف سازه ها استفاده کرد.
معایب استفاده از دیواربرشی فولادی
معایب استفاده از دیوار برشی فولادی عبارتند از:
- هزینه اولیه بالاتر: دیوارهای برشی فولادی دارای هزینه اولیه بالاتری نسبت به دیوارهای برشی بتنی هستند.
- نیاز به مهاربندی: دیوارهای برشی فولادی نیاز به مهاربندی برای افزایش مقاومت در برابر چرخش دارند.
3- دیوار برشی مرکب
دیوار برشی مرکب یک ساختار مهم در مهندسی سازه است که از ترکیب ورق فولادی و دیوار بتنی مسلح تشکیل شده است. این نوع دیوارها به دلیل توانایی مقاومت در برابر نیروهای جانبی مهمانه‌ای از منابعی در پروژه‌های ساختمانی و عمرانی به شمار می‌روند.
ورق فولادی:
- ورق فولادی معمولاً از فولاد گالوانیزه یا فولاد ضد زنگ ساخته می‌شود. این انتخاب‌ها از مقاومت به زنگ زدگی و عوامل جوی نسبت به فولاد معمولی برخوردار هستند. از جمله نکات تکمیلی می‌توان به مقاومت در برابر زنگ زدگی فولاد ضد زنگ و ظاهر زیبایی که به سازه اضافه می‌کند، اشاره کرد.
دیوار بتنی مسلح:
- دیوار بتنی مسلح از بتن مسلح شده با آرماتورهای فولادی تشکیل شده است. این آرماتورها به عنوان تقویت کننده‌ها به عمل می‌آیند و مقاومت در برابر نیروهای برشی را فراهم می‌کنند. دیوار بتنی مسلح میتواند به عنوان یک دیوار مقاومت در برابر فشار نیز عمل کند.
انواع دیوار برشی مرکب:
- دیوار برشی مرکب تقسیم به دو نوع یک طرفه و دو طرفه دارد. دیوار برشی مرکب یک طرفه، ورق فولادی فقط در یک طرف دیوار بتنی قرار دارد، در حالی که در دیوار برشی مرکب دو طرفه، ورق فولادی در هر دو طرف دیوار بتنی واقع می‌شود.
مزایای دیواربرشی مرکب
- مقاومت بالا در برابر نیروهای جانبی از جمله باد و زلزله، از جمله از مزیت‌های مهم است. این مقاومت اهمیت زیادی در ایجاد سازه‌های مستحکم دارد.
- وزن کمتر نسبت به دیوارهای برشی بتنی، به کاهش وزن کلی سازه و در نتیجه کاهش هزینه ساخت و ساز منجر می‌شود.
- سرعت اجرای سریع از جمله مزیت‌های این نوع سازه است، زیرا این دیوارها به سرعت و به راحتی قابل اجرا هستند.
- انعطاف‌پذیری بالا به این دیوارها اجازه می‌دهد که در اشکال و اندازه‌های مختلف در سازه‌های مختلف استفاده شوند.
معایب دیواربرشی مرکب
- هزینه اولیه بالاتر یکی از معایب این سازه‌ها است، به ویژه در مقایسه با دیوارهای برشی بتنی.
- نیاز به مهاربندی برای افزایش مقاومت در برابر چرخش، از جمله نکاتی است که باید مورد توجه قرار گیرد و هزینه و پیچیدگی اجرا را افزایش می‌دهد.
4- دیوار برشی مصالح بنایی
ویژگی‌های دیواربرشی مصالح بنایی
- استفاده از مصالح بنایی توخالی: دیواربرشی مصالح بنایی از مصالحی ساخته می‌شود که دارای سوراخ‌ها یا توخالی‌ها هستند. این توخالی‌ها به دیوار اجازه می‌دهند که وزن آن کمتر باشد، اما باعث افزایش مقاومت برشی دیوار شوند.
- مقابله با نیروهای جانبی: عمده‌ترین نقش این دیوارها در مقابله با نیروهای جانبی ناشی از باد و زلزله است. طراحی و ساخت این دیوارها به گونه‌ای انجام می‌شود که توانایی جذب و تخریب این نیروها را داشته باشند.
- مقاومت برشی بالا: دیواربرشی مصالح بنایی به دلیل ترکیب مصالح بنایی توخالی و امکان استفاده از میلگردهای فولادی در داخل آن، دارای مقاومت برشی بسیار بالایی است. این ویژگی باعث می‌شود که ساختمان‌هایی که از این دیوارها استفاده می‌کنند، در مقابل زلزله و باد قوی مقاومت کنند.
- وزن سبک: این دیوارها به دلیل استفاده از مصالح توخالی، وزن سبکی دارند که موجب کاهش فشار و وزن بر سازه کلان می‌شود.
- هزینه کمتر: نصب و ساخت دیوار برشی مصالح بنایی نسبت به روش‌های دیگر مقاومت در برابر نیروهای جانبی با هزینه کمتری صورت می‌گیرد. از جمله دلایل این هزینه کمتر می‌توان به ارزانی مصالح و نسبت به مصالح سنتی خدمات ساخت و نصب اشاره کرد.
نحوه اجرای دیوار برشی مصالح بنایی: دیوار رشی مصالح بنایی عمدتاً به صورت عمودی نصب میشوند و در قسمت‌های خارجی و داخلی ساختمان‌ها قرار می‌گیرند. برای ساخت این دیوارها، مصالح بنایی توخالی مانند آجر یا بلوک‌های سیمانی به کار می‌روند. این مصالح در دو ردیف موازی قرار می‌گیرند و با استفاده از ملات سیمان و ماسه به یکدیگر متصل میشوند. به منظور افزایش مقاومت برشی دیوار، می‌توان از میلگردهای فولادی در داخل دیوار استفاده کرد. این میلگردها به عنوان مهاربندها عمل می‌کنند و مقاومت دیوار را در برابر نیروهای جانبی افزایش می‌دهند.
مزایا و معایب استفاده از دیواربرشی مصالح بنایی:
مزایا:
- کاهش خسارات ناشی از باد و زلزله: دیوارهای برشی مصالح بنایی به عنوان یک عنصر مهم در افزایش ایمنی ساختمان‌ها در برابر زلزله و باد شدید عمل می‌کنند. آنها می‌توانند خسارات جانبی را به حداقل برسانند.
- افزایش ایمنی ساختمان: با استفاده از دیوارهای برشی مصالح بنایی، ایمنی ساختمان‌ها افزایش می‌یابد و احتمال وقوع حوادث جانبی کاهش می‌یابد.
- کاهش هزینه‌های ساخت و ساز: نصب و ساخت این دیوارها به طور عمومی با هزینه کمتری صورت می‌گیرد و این امر میتواند هزینه کل پروژه ساختمانی را کاهش دهد.
معایب:
- کاهش فضای مفید ساختمان: نصب دیوارهای برشی مصالح بنایی به معنای کاهش فضای مفید در داخل ساختمان است. ضخامت این دیوارها باعث کاهش اندازه فضاهای داخلی می‌شود.
- نیاز به مهاربندی مناسب در محل بازشوها: این نوع دیوارها نیازمند مهاربندی مناسب در محل بازشوها مانند درها و پنجره‌ها هستند تا به جذب نیروهای جانبی بپردازند. این موضوع ممکن است به افزایش هزینه و پیچیدگی اجرای پروژه منجر شود.
اضافه کردن دیواربرشی برای مقاوم سازی ساختمان
پروسه مقاوم سازی سازه با افزودن دیوار برشی
افزودن دیوار برشی به سازه جهت مقاوم سازی ساختمان یکی از روش های مقاوم سازی سازه در برابر فشار ها ، تنش های ناشی از فشار های داخلی و خارجی وهمچنین بلایای طبیعی مانند زلزله است. به طور کلی اجرای پروژه اضافه کردن دیوار برشی به سازه در سه مرحله مطالعه سازه ، طراحی و اجرای دیوار برشی خلاصه می شود .در ادامه نحوه اجرای مقاوم سازی با استفاده از افزودن دیواربرشی به سازه خواهیم پرداخت:
مطالعه اولیه و بررسی شرایط موجود در سازه :در مطالعه اولیه برای افزودن دیوار برشی به یک سازه، مهندسین سازه به معیارهای متعددی توجه می‌کنند. این عوامل شامل تحلیل بارگذاری، استحکام سازه، اثرات زلزله، تأثیرات افزودن دیوار برشی بر سازه، مطابقت با مقررات ملی و محلی، تأثیرات محیط زیست، و هزینه‌ها میشوند. این بررسی‌ها اهمیت ایمنی، پایداری، و مطابقت با مقررات را برای افزودن دیواربرشی به سازه تأیید می‌کنند.
طراحی دیوار برشی متناسب با سازه:پس از انجام مطالعات اولیه، مهندس سازه باید دیوار برشی را طراحی کند.برای طراحی آن، عواملی مانند اندازه دیوار، نوع مصالح، تعداد و قطر میلگردها و نحوه اتصال دیوار به سازه مورد بررسی قرار می‌گیرند.
افرودن دیوار برشی : پس از طراحی دیواربرشی، عملیات اجرایی باید توسط تیمی از متخصصان با تجربه انجام شود.
نحوه افزودن دیواربرشی بر روی سازه
برای اضافه کردن دیوار برشی به سازه، مراحل زیر را باید انجام داد:
- جانمایی دیوار برشی: در این مرحله، دیوار برشی باید از لحاظ جانمایی کنترل شده و خط قالب مشخص شود. هر چند در مرحله آرماتوربندی نیز به این موضوع اشاره می‌شود اما از آنجا که احتمال دارد ریشه‌ها در زمان بتن‌ریزی کمی جابجا شده باشند، لازم است این موضوع کنترل و میزان خطای احتمالی نیز مشخص شود.
- آرماتوربندی دیوار برشی: در این مرحله، آرماتورهای دیوار برشی باید بر اساس نقش و نیاز سازه، طراحی و نصب شوند. برای دیوار برشی بتنی، قالب‌بندی نیز باید انجام شود.
- نصب قالب دیوار برشی: در این مرحله، قالب دیوار برشی باید نصب شود. قالب‌بندی دیوار برشی بتنی نیز برای بتن‌ریزی نیاز به قالب‌بندی دارد که قالب دیوار یک‌طرفه و دوطرفه از اصول خاصی تبعیت کرده و نیاز به تجهیزات خاصی نیز دارد.
- بتن‌ریزی دیوار برشی: در این مرحله، بتن باید در داخل قالب دیوار برشی ریخته شود. برای دیوار برشی بتنی، بتن‌ریزی باید با توجه به قالب‌بندی انجام شود.
- خشک شدن بتن: بعد از بتن‌ریزی، بتن باید به مدت حداقل ۲۸ روز خشک شود تا مقاومت لازم را به دست آورد.
- برش دیوار برشی: در این مرحله، برش دیوار برشی باید با استفاده از ابزارهای مناسب انجام شود.
- نصب آرماتورهای اتصالی: در این مرحله، آرماتورهای اتصالی باید برای اتصال دیوار برشی به سایر اجزای سازه نصب شوند.
- نصب پوشش‌های محافظ: در این مرحله، پوشش‌های محافظ باید برای حفاظت از دیوار برشی نصب شوند.
تقویت دیواربرشی
مزایای دیوار برشی در تقویت ساختمان
استفاده از دیوارهای برشی به عنوان یک روش مطمئن برای مقابله با نیروهای جانبی در سازه‌های بتنی جلوه یافته است. این روش از دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفته و با توجه به زیاد شدن سن بسیاری از سازه‌های بتنی، که در زمان ساخت و طراحی آنها، پیشرفت‌های چشمگیری در زمینه طراحی سازه در برابر زلزله دست نیافته بود و آئین‌نامه‌های موجود نیز ناقص و ناکارآمد بود، به عنوان یک روش اصلی مورد توجه قرار گرفته است.
چه زمانی نیاز به تقویت دیواربرشی داریم؟
در برخی موارد، ممکن است نیاز به تقویت دیوار برشی باشد. این امر می تواند به دلایل مختلفی از جمله موارد زیر باشد:
- افزایش ارتفاع ساختمان: با افزایش ارتفاع ساختمان، بارهای جانبی نیز افزایش می یابد. در این صورت، ممکن است نیاز به تقویت دیوار برشی برای افزایش مقاومت آن باشد.
- قرار گرفتن در مناطق زلزله خیز: در مناطق زلزله خیز، نیروهای برشی ناشی از زلزله می تواند بسیار زیاد باشد. در این صورت، لازم است دیوار برشی ساختمان با مقاومت بیشتری اجرا شود.
- طول عمر سازه: در ساختمان های قدیمی و فرسوده ممکن است به دلیل گذر زمان دیوار های برشی دچار فرسودگی شود. به همین علت دیوار های برشی پس از مدت طولانی نیاز به تقویت داشته باشند.
بررسی راهکارهای تقویت دیوار های برشی
در این محتوا، به بررسی نحوه تقویت دیوار برشی با استفاده از سه روش مقاوم‌سازی دیوار برشی با ژاکت بتنی، ژاکت فلزی و الیاف FRP پرداخته شده و نقش مواد افزودنی بتن و مواد ترمیمی بتن در این فرآیند به عنوان عناصر کلیدی مورد توجه قرار گرفته است.
تقویت دیواربرشی با استفاده از ژاکت بتنی
ژاکت بتن روشی برای تقویت سازه های بتنی با ریخته گری لایه ای از بتن مسلح در اطراف یک عضو بتنی موجود است. این روش بیش از یک قرن است که مورد استفاده قرار می گیرد و اولین استفاده شناخته شده از پوشش بتنی به اواخر دهه 1800 باز می گردد. تقویت دیوارهای برشی این یک روش همه کاره است که می تواند برای افزایش مقاومت برشی، سختی و شکل پذیری دیوارهای برشی استفاده شود. همچنین می توان از ژاکت بتنی برای تعمیر دیوارهای برشی آسیب دیده استفاده کرد.
برای تقویت دیوار برشی با پوشش بتنی، یک لایه بتن مسلح جدید در اطراف دیوار برشی موجود ریخته می شود. ضخامت و تقویت ژاکت بتنی با افزایش مطلوب مقاومت برشی، سختی و شکل پذیری تعیین می شود.ژاکت بتنی یک روش موثر برای تقویت دیوارهای برشی است، اما باید توجه داشت که این یک فرآیند پیچیده و پرهزینه است.
مزایای ژاکت بتنی
- افزایش قابل توجه مقاومت دیوار برشی در برابر نیروهای جانبی.
- عدم نیاز به تخریب و بازسازی دیوار.
معایب ژاکت بتنی
- نیاز به فضای اضافی برای اجرای قالب.
- افزایش وزن دیوار
ژاکت های بتنی میتواند به دو روش پیش ساخته(در این روش، ژاکت بتنی به صورت پیش ساخته تولید می شود و سپس بر روی دیوار برشی نصب می شود.) و اجرا شده در محل ، مورد استفاده و بهره برداری قرار گیرد/
تقویت دیوار برشی با استفاده از ژاکت فلزی
ژاکت فلزی روشی برای تقویت دیوارهای برشی با چسباندن لایه ای از صفحات فولادی به قسمت بیرونی دیوار است. این روش در افزایش مقاومت برشی، سختی و شکل پذیری دیوارهای برشی موثر است.از ژاکت فلزی می توان برای تقویت انواع دیوارهای برشی از جمله دیوار برشی بتنی و دیوار برشی بنایی استفاده کرد. ضخامت و تقویت ژاکت فلزی با افزایش مطلوب مقاومت برشی، سختی و شکل پذیری تعیین می شود.
برای تقویت دیوار برشی با ژاکت فلزی، معمولاً مراحل زیر انجام می شود:
- دیوار برشی با حذف هرگونه مواد آسیب دیده یا فرسوده آماده می شود.
- یک قاب فولادی به دیوار برشی متصل می شود.
- صفحات فولادی به قاب فولادی جوش داده می شوند.
- ژاکت فلزی با جوش دادن درزهای بین صفحات فولادی تکمیل می شود.
روکش فلزی روشی موثر برای تقویت دیوارهای برشی و در عین حال
روکش فلزی روشی موثر برای تقویت دیوارهای برشی و در عین حال فرآیندی پیچیده و پر هزینه است. این فرآیند پیچیده و پر هزینه به دلیل عوامل چندگانه شامل مراحل آماده‌سازی سطح، نیاز به تخصص و تجهیزات خاص، مصرف مواد و انرژی بالا، و نیاز به زمان و نیروی انسانی متخصص است. همچنین، فرآیند اجرایی آن به دقت بالا و کنترل دقیق نیاز دارد تا تضمین کند که تقویت به صورت صحیح انجام شود. این عوامل تمامیتاً منجر به افزایش هزینه‌ها و پیچیدگی فرآیند تقویت با روکش فلزی میشوند.
مزایای ژاکت فلزی برای تقویت دیوار برشی:
- استحکام برشی، سفتی و شکل پذیری را افزایش می دهد
- می توان از آن برای تعمیر دیوارهای برشی آسیب دیده استفاده کرد
- روشی همه کاره که می تواند بر روی انواع دیوارهای برشی استفاده شود
- بادوام و کم نگهداری
معایب ژاکت فلزی برای تقویت دیوار برشی:
- فرآیندی پیچیده و پرهزینه
- می تواند ابعاد و وزن دیوار برشی را افزایش دهد
تقویت دیواربرشی با استفاده از الیاف frp
معمولاً، در بهسازی دیوارهای برشی بتنی، از روش‌های متفاوتی برای افزایش مقاومت برشی و بهبود خصوصیات مکانیکی آنها استفاده می‌شود. یکی از روش‌های جذاب و موثر در این زمینه، مقاوم سازی استفاده از پلیمرهای تقویت شده با الیاف (FRP) می‌باشد.
FRP ماده‌ای با استحکام بسیار بالا و وزن کم است که به دیوارهای برشی اعمال می‌شود تا مقاومت برشی، سختی و شکل پذیری آنها را بهبود دهد. این ماده به دلیل ویژگی‌های منحصر به فرد خود، جایگزینی جالبی برای متداول‌ترین روش‌های تقویت دیوارهای برشی بتنی می‌شود.
در استفاده از FRP، دو نوع اصلی وجود دارد: پلیمر تقویت شده با الیاف کربن (CFRP) و پلیمر تقویت شده با الیاف شیشه (GFRP). CFRP یکی از قوی‌ترین و سفت‌ترین انواع FRP می‌باشد، در حالی که GFRP دارای هزینه کمتری است و کار با آن نسبت به CFRP ساده‌تر است.
نصب FRP نیز بسیار مهم است. معمولاً این ماده به صورت ورق‌ها یا نوارها بر روی سطح دیوارهای برشی چسبیده میشوند. ورق‌ها با استفاده از چسب‌های مخصوص به سطح بتن متصل میشوند و نوارها نیز به صورت شبکه‌ای نصب میشوند تا دیوار از هر دو جهت عمودی و افقی تقویت شود.
مقدار مورد نیاز از آرماتور FRP به ویژگی‌های دیوار برشی و نیازهای پروژه بستگی دارد. اما به طور کلی، حتی یک لایه نسبتاً نازک از FRP به ضخامت 1 میلی‌متر میتواند مقاومت برشی دیوار برشی بتنی را به میزان 20 درصد افزایش دهد.
مزایای بهره‌برداری از FRP برای تقویت دیوارهای برشی
استفاده از مواد FRP یک استراتژی تقویتی هوش مصنوعی بسیار مطرح و مناسب است. این ماده به عنوان یک گزینه خارق‌العاده برای تقویت دیوارهای برشی معرفی می‌شود و دارای ویژگی‌های بسیاری است که جذابیت آن را بیشتر می‌کنند. در این متن، به بررسی مزایای این رویکرد اتکا خواهیم کرد.
- استحکام بالا و سبک وزن: یکی از نکات قوت FRP نسبت به دیگر مواد تقویتی، استحکام بالای آن است. این ماده قابلیت تحمل نیروهای کششی را داراست که از فولاد بالاتر است، و در عین حال سبک وزن بوده و بار زیادی به سازه اضافه نمی‌کند.
- مقاومت در برابر خوردگی: FRPمقاوم به خوردگی و تأثیرات محیطی است. این خصوصیت آن را به یک انتخاب مناسب در محیط‌های خشن مانند مناطق دریایی و مکان‌های با آلودگی هوا بالا تبدیل می‌کند.
- پایداری ابعادی: FRP به تغییرات دما یا رطوبت حساس نیست و ابعاد دیوارهای برشی را در طول زمان حفظ می‌کند. این ویژگی در پروژه‌هایی که نیاز به ثبات ابعاد دارند بسیار اهمیت دارد.
- شفافیت الکترومغناطیسی: FRP در برابر امواج رادیویی و سیگنال‌های الکترومغناطیسی تداخلی مقاوم است. این ویژگی آن را به گزینه‌ای ایده‌آل در ساختمان‌هایی میتواند تبدیل کند که نیاز به انتقال سیگنال‌های رادیویی دارند، به عنوان مثال در بیمارستان‌ها و فرودگاه‌ها.
- مقاومت در برابر ضربه: FRP یک ماده بسیار مقاوم در برابر ضربه است و میتواند نیروی زیادی را بدون شکستگی تحمل کند. این ویژگی آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای ساختمان‌هایی تبدیل می‌کند که در معرض آسیب ضربه هستند، مانند ساختمان‌های مناطق زلزله‌زده.
- هزینه‌های نگهداری پایین: FRP دارای طول عمر بلندی است و نیاز به نگهداری کم دارد. این ویژگی آن را به یک ماده بسیار مقرون به‌صرفه برای تقویت دیوارهای برشی تبدیل می‌کند.
معایب تقویت دیوارهای برشی با FRP
از جمله معایب این ماده می‌توان به هزینه اولیه بالا اشاره کرد. هرچند FRP یک ماده کارآمد است، اما اولین هزینه‌های نصب آن نسبت به تقویت‌کننده‌های فولادی سنتی بیشتر است.
همچنین، FRP یک ماده شکننده است و ممکن است بدون هشدار ناگهانی خراب شود. این خصوصیت باید در نظر گرفته شود و نیاز به نیروی کار ماهری دارد که با تکنیک‌های مناسب برای نصب آن آشنا باشند.
به طور کلی، FRP ماده بسیار خوبی برای تقویت دیوارهای برشی است. مزایای زیادی نسبت به تقویت‌کننده‌های فولادی سنتی دارد، مانند استحکام بالا، مقاومت در برابر خوردگی، پایداری ابعادی، هدایت حرارتی کم، عدم رسانایی، شفافیت الکترومغناطیسی و مقاومت در برابر ضربه. با این حال، FRP نیز گرانتر از فولاد است و حالت شکست شکننده دارد. مهم است که مزایا و معایب FRP را قبل از تصمیم گیری در مورد استفاده از آن برای تقویت دیوارهای برشی سنجید.
هزینه اضافه کردن دیوار برشی
هزینه مقاوم سازی سازه با افزودن دیوار برشی و یا تقویت دیوار برشی موجود به شرایط و عوامل مختلفی بستگی دارد که این موارد عبارتند از:
- نوع دیوار: دیوار برشی میتواند به دو صورت یک طرفه یا دو طرفه اجرا شود. دیوار یک طرفه ارزان‌تر از دیوار دو طرفه است.
- ارتفاع دیوار: هرچه ارتفاع دیوار بیشتر باشد، هزینه اجرای آن نیز بیشتر خواهد بود.
- ضخامت دیوار: ضخامت دیوار نیز بر هزینه اجرای آن تأثیر می‌گذارد.
- نوع مصالح: مصالح مورد استفاده در دیوار برشی، مانند بتن، آرماتور و قالب بندی، نیز بر هزینه اجرای آن تأثیر گذار است.
