افزايش باربري سازه ها با اتصال صفحه فولادي و دوغاب ريزي تراكمي

چكيده
از دوغاب ريزي تراكمي در پي گسترده و مسلح كردن ستونها بوسيله افزايش قطر با روش Wraparound و سيستم Preplaced aggnegate استفاده مي شود . يكي از روشهاي موجود جهت تقويت تير و كف استفاده از بسط صفحه فولادي و چسب اپوكسي است. همچنين مقطع كف را با افزودن صفحات فولادي به دال كف ، بين تيرهاي مجاور ، تقويت مي كنند. كه قبل از شروع كار بايد سطح فولاد و بتن با انجام مراحلي كاملا تميز شود.

مقدمه
يكي از مشكلات سازه اي در شهرهاي بزرگ ، مخصوصا مراكز اين شهرها ويا سازه هاي ديگر در ديگر نقاط ، افزايش كاربري سازه ( هتلها ، مراكز تجاري ، مراكز اداري و … . به عنوان مثال افزودن طبقاتي به يك ساختمان جهت افزايش كاربري ) مي باشد كه به هر دليل ساخت مجدد ، با كاربري جديد ميسر نيست. و يا مسئله ديگر بوجود آمدن تركها يي در سازه مخصوصا سازه هاي بتني و كاهش باربري سازه در مقابل بارهاي وارده مي باشد. يكي از راههايي كه براي حل اين مشكل استفاده مي شود. اتصال صفحات فولادي ، جمت تقويت سازه است.

كليات پروژه
اضافه نمودن يك سالن، به يك هتل مشكلات زيادي را به همراه داشت كه يكي از آنها با كمك روشهاي جديد ساختمان سازي برطرف گرديد. هتل Radisson در شهر Knoxville بر روي يك تپه شيب دار قرار دارد. در يك طرف اين هتل يك پاركينگ سه طبقه تعبيه شده است كه طبقه بالاي ان روباز مي باشد. سالن جديد مي بايست بر روي منطقه باز پاركينگ به ابعاد ۱۲۰ * ۶۰ فوت اجرا

گردد. اين ناحيه در دو طرف رامپهاي اطراف پاركينگ قرار دارد و كف جديد، مي بايستي بدون هيچ نوع درزي و كاملا يكنواخت و در روي درزهاي انبساطي پاركينگ اجرا گردد. يكي از ديوارهاي خارجي سالن در بين دو تير سقف و در واقع بر روي يكي از درزهاي انبساطي قرار مي گرفت. سازه اصلي با استفاده از تيرهاي پيش تنيده ۱۲ اينچ عرض و ۲۸ اينچ ارتفاع بر روي يك فونداسيون صلب ۲۰ * ۶۰ فوتي احداث شده است. در نتيجه به تيرها و كفهاي تقويتي جديدي در روي عرشه به منظور تحمل بارهاي جديد نياز بود.
هدف اين پروژه اين بود كه از حداكثر فضاي داخل پاركي

نگها بتوان استفاده كرد و از اشغال يش از حد پاركينگ توسط تيرهاي جديد جلوگيري به عمل آيد.

تكنولوژي و طراحي
تجزيه و تحليلهاي بارگذاري با دوغاب ريزي فشرده و پي منفرد ( پي تعريض شده ) اصلي شروع شد، تا بدين طريق بارهاي جديد قابل تحمل باشند. همچنين ستونهاي بتني استوانه اي و سيستم پيش جايگذاري مصالح اجرا گرديد. اين امر باعث شد كه مشكلات فقط محدود به عرشه بالايي ( طبقه فوقاني ) و تيرهاي كف آن گردد.

يكي از روشهاي ممكن براي تقويت تيرها و كف، استفاده از صفحات فولادي مهاري با استفاده از مواد چسبنده اپوكسي مي باشد. اين روش اولين بار در اروپا براي تعمير سازه هاي فولادي، تخريب شده و آسيب ديده، از قبيل پلها و سقفهاي در معرض هوا كه دچار هوازدگي شده اند مورد استفاده قرار گرفت. در جاههايي كه سازه دچار اسيب ديدگي شديدي شده است، معمولا از ميلگردهاي اجدار به منظور تسليح آن، استفاده مي شود و تمام منطقه را اندود كاري مي كنند. با استفاده از صفحات فولادي مهاري و اپوكسي و استفاده از يك تسليح جديد، مشابه يك مقطع جديد بتني مسلح، باعث تحكيم سازه در برابر هر گونه نيرويي مي گردد.

استفاده از اين روش در هتل Radisson با بكار گيري يك سيستم تسليح مضاعف باعث شد كه سازه تحمل بارهاي جديد را داشته و هيچ گونه خيزي بيش از حد مجاز نداشته باشد. همچنين استفاده از اين روش باعث مي شود، هيچ گونه خسارتي به بتن و فولاد قسمتهاي مختلف سازه موجود وارد نياورد.

۸ تير كه هر كدام ۶۰ فوت طول داشتند، براي تحمل بار جديد و به منظور تسليح سازه مورد نياز بود. توزيع بار نياز به ايجاد مقاومت برشي بيشتري در خط مركزي ستون مركزي داشت و اين امر با اتصال ماهيچه اي اضافي به قطر ۴ اينچ و طول ۱۳ فوت در مركز ( از نظر عرضي ) تيرها محقق گرديد. همانطور كه در شكل ۱ ملاحظه مي كنيد اين امر با استفاده از يك تسمه U شكل وارانه در طول تير اجرا گرديد. در نتيجه حلقه ( چنبره بالايي) قابل نصب در كف جديد مي گردد. قالبها بسته و با

مصالح سنگي پر شدند و يك مخلوط بتني شامل مقدار كمي عامل ضد خوردگي و انبساط براي تضمين پر شدن قالبها تا بالا به داخل آنها تزريق شد. ۴۷ فوت باقيمانده تير ۶۰ فوتي فقط در معرض يك خيز غير قابل قبول( قبل از تقويت شدن‌) قرار داشت. اين طرح فقط بر اساس تحمل بارهاي جديد طراحي شده بود و هيچ نوع ضريب اطميناني در آن بكار نرفته بود.تيرها حدود ۴/۳ اينچ به طرف عكس خيز توسط جكهاي مخصوصي آورده شدند و صفحه جديد فولادي با صمغ اپوكسي بر روي آن مهار گرديد و سپس جكها برداشته شدند.

صفحات متعارفا از فولاد St 37 بود و در دو طرف و در پايين تيرها نصب گرديدند. سطح تماس بر اساس مقاومت مهاري فرض شده (۸۰ Psi ) كه متناسب با لايه باريك اپوكسي، فولاد و بتن بود، طرح گرديد. براي اين شرايط صفحات حدود ۱۶/۳ اينچ ضخامت، ۸ اينچ ارتفاع و حدو ۴۵ فوت طول داشتند، كه در شكل ۲ نشان داده شده اند. يكي از تيرهاي ۲۰*۱۶ اينچي ( ۲۰ طول تير) توسط اضافه نمودن يك صفحه فولادي، به عرض ۱۲ اينچ در پايين بدون نياز به جك زدن، تير تسليح گرديد. اين طرح بصورت شماتيكي در شكل ۳ نمايش داده شده است.

علاوه بر اين يك بخس از كف به ابعاد ۲۰*۶۰ فوت با اضافه كردن صفحات فولادي به پايين عرشه اسلپها و بين دو تيرهاي مجاور تسليح گرديد اين صفحات ۶ اينج عرض داشته، و در سرتاسر طول تير نصب گرديد. آنها در ۲۴ اينچ مركزي ( از نظر عرض ) تيرها نصب شده تا بدين طرق همانطور كه در شكل ۴ ملاحظه مي گردد حدود ۴/۱ ، از منطقه با فولاد پوشانده شود.

صمغ اپوكسي چسبنده انتخاب شده Thermal Chem s Bonder # 4 ، بود. خواص اصلي اين صمغ در شكل شماره ۵ آورده شده است. اين صمغ به دليل خواص ويژه آن نسبت به سطح بتن خيس و مرطوب انتخاب گرديد. به منظور بدست آوردن يك صلبيت مناسب براي سيستم و همچنين با توجه به خواص صمغ، ضخامت لايه چسبنده مي باسيت كمتر از ۴/۱ اينچ باشد. واين امر نيز به نوبه خود باعث گرديد كه صفحات فولادي مهاري، نسبتا عريض و بدون هيچ گونه خميدگي باشد. همچنين تيرهاي بتني به نوبه خود موج دار بودند، بنابراين از يك سيستم گيرداري، براي اتصال صفحات به تير بتني استفاده گرديد تا صمغ چسبنده كاملا خود را بگيرد.

المانهاي كليدي نظير سطح بتن و فولاد بايد كاملا تميز شوند، مقاطع تير با يك تيشه دستي به ميزان كمي تراشيده گرديدند تا بتوان به يك چسبندگي مطلوب بين صفحه فولادي و بتن توسط صمغ اپوكسي دست يافت، ونيز سطح صفحات فلزي سند بلاسته مي شوند، با عمل سند بلاست كردن، فلز، به فلز سفيد ( خالص ) تبديل شده و بدون هيچگونه تماسي و ضربه اي در ظرف مدت ۲ ساعت به محل اجرا حمل گرديدند، همچنين بلافاصله بعد از عمل سند بلاسته شدن صفحات

فلزي ، سطح اين صفحات با يك لايه اكسيژن فعال پوشيده مي شود كه اگر اين عمل صورت نگيرد، مي تواند مقاومت صمغ اپوكسي مهاري را به مزان ۵۰ درصد كاهش دهد.
از آنجايي كه سطح صفحه فولادي در قسمت خارجي تير است و در معرض هوا مي باشد، پوشش آن، به منظور مقابله با آتش سوزي بسيار مهم مي باشد. به منظور دست يابي به مقدار دقيق آن، به آيين نامه آتش سوزي در مورد فولادهاي روباز مراجعه شد.

 

صفحات مهاري و سازه هاي بتني تخريب شده
هنگامي كه اقدام به تعمير و ترميم يك سازه تخريب شده بتني مي زنيم، اولين قدم شامل فهميدن دلايل و رفتار شكست و خوردگي مي باشد. اين آناليز بايد شامل اثرات شكست ناشي از بارگذاري بيش از حد ( طراحي )، اثرات شكست سازه اي ( كافي نبودن تراكم ) و يا اثرات شكستهاي محيطي ( حملات شيميايي) باشد.

شكل سازه فرو ريخته بزرگترين تاثير را بر روي امكانات ويژه طراحي، هنگام استفاده از تكنولوژي صفحات فلزي مهاري را دارد. مقاطع عرضي بزرگ را مي توان بهتر، با استفاده از ملات اپوكسي با مصالح پركننده همسازي نمود تا با استفاده از مهار كننده هاي نازك و خطي اپوكسي. براي اين منظور بايد خواص فيزيكي ملات تعميري كاملا نزديك به خواص بتن اصلي ( بتن تخريب شده ) باشد.

به علاوه صفحات فلزي را مي توان هم به عنوان يك تسليح و هم به عنوان يك قالب براي جايگذاري ملات اپوكسي بكار برد. مقاطع عرضي مختلفي كه در پروژه هاي اروپايي در اين مورد، قابل استفاده هستند در شكلهاي ۶ و ۷ نشان داده شده اند.