راهکارهای بهسازی تیر بتنی

از جمله خرابی های محتمل تیر بتنی شکستهای برشی و خمشی است. شکست خمشی به دلیل رفتار شکل پذیرتر سازه ترجیح داده می شود. همچنین خرابی تیر بتن مسلح میتواند به علت تهاجم یونهای شیمیایی صورت بگیرد.

به منظور مقاوم سازی تیر بتنی مسلح میتوان از راهکارهای زیر استفاده نمود:

1. ژاکت بتن مسلح
2. تقویت تیر بتنی با روکش فولادی
3. استفاده از نبشی و رکابی
4. افزایش مقاومت موضعی تیرهای ذارای سوراخ
5. اعمال سیستم مهاربندی در انتهای لایه
6. اعمال سیستم پیش تنیدگی در لایه FRP
7. استفاده از پیشتنیدگی خارجی در تیر بتنی

1.استفاده از ژاکت بتن مسلح

ژاکت بتنی در سه و یا چهار وجه تیر برای مقاوم سازی تیر بتنی و افزایش مقاومت آن استفاده می شود. با این روش میتوان ناحیه کششی و فشاری تیر را با ژاکت بتنی تیر جدید تقویت کرد.

برای تکمیل مکانیسم انتقال نیرو بین مصالح قدیم و جدید، زبر نمودن سطح بتن قدیمی و جوش دادن میلگردهای اتصال با آرماتورهای جدید و قدیم ضروری میباشد. اجرای ژاکت بتنی تیر در هر چهار وجه تیر موثرترین روش برای مقاوم سازی تیر بتنی میباشد. نمونه ای از روکش بتنی در چهار وجه تیر در شکل 1 نشان داده شده است.

شکل 1- اجرای ژاکت بتنی تیر برای افزایش مقاومت تیرهای بتنی

اجرای ژاکت بتنی در سه وجه تیر برای افزایش ظرفیت خمشی و برشی تیر در برابر بارهای قائم انجام میشود، اما به دلیل آنکه در این حالت، افزایش ظرفیت باربری مقاطعی از تیرکه درنزدیکی تکیهگاهها قراردارند امکانپذیر نیست، تیر را نمیتوان درمقابل بارهای جانبی زلزله تقویت نمود. نمونه ای از روکش بتنی در سه وجه تیر در اشکال 2 نشان داده شده است.

شکل 2- استفاده از ژاکت بتنی تیر در مقاوم سازی تیرها

2. تقویت تیر بتنی با روکش فولادی

برای تقویت خمشی تیر بتنی میتوان ورقهایی به ضخامت کم را با به وجه کششی تیر چسباند. چسباندن ورق به وجه قائم تیرها در نزدیکی تکیهگاه ها موجب افزایش ظرفیت برشی و چسباندن ورق به بال تحتانی موجب افزایش ظرفیت خمشی تیرمیگردد (شکل 3). در صورت نیاز به استفاده از ورقههایی با ضخامت بیشتر باید از آرماتورها و بولت های مهاری برای انتقال برش استفاده نمود.

شکل 3- تقویت خمشی تیر بتنی و تقویت برشی تیر بتنی با چسباندن ورقهای فولادی با ضخامت کم با چسب اپوکسی

مطابق شکل 4 میتوان بجای استفاده از ورق های فولادی که در وجوه تیر نصب میشوند از قفسهای فولادی بصورت نبشی و رکابی استفاده نمود

شکل 4- تقویت خمشی تیر بتنی و تقویت تیر برشی تیر با قفس فولادی شامل نبشی و رکابی

3. استفاده از نبشی و رکابی

در این روش مقاومت کششی با استفاده از دو نبشی تأمین میشود.

این نبشیها در کنج تیر قرار میگیرند و در این حالت رکابیها از پایین به نبشی جوش میشوند و از بالا به روی بتن سقف کاملاً آرماتور و مهار میشوند و محاسبات آن شبیه به تسمههای فولادی است. فقط به جای تسمه فولادی معادل نبشی قرارداده میشود. در آرماتورها کشش اولیهای ایجاد میگردد که باعث کیپ شدن نبشیها به تیر بتنی و عملکرد مشترک در رکابی و تیر بتنی میگردد.

4. افزایش مقاومت موضعی تیرهای دارای سوراخ

یکی دیگر از کاربردهای FRP افزایش مقاومت موضعی تیرهای دارای سوراخ (معمولا تأسیساتی) میباشد. در این روش میتوان اطراف سوراخها را بطور موضعی با FRP تقویت کرد. (اشکال 5)

اشکال5- فزایش مقاومت موضعی تیرهای دارای سوراخ

6. اعمال سیستم پیشتنیدگی در لایه FRP

این روش تقریباً مشابه روش مهاربندی در انتهای لایه FRP میباشد، زیرا در این روش برای ایجاد پیشتنیدگی تعبیه سیستم مهاری لازم است. تنها فرق این روش، اعمال نیروی پیشتنیدگی قبل از نصب کامل و عمل آوری لایه FRP میباشد.

میتوان نوارها یا صفحات پیشتنیده FRP را قبل از چسباندن بر روی بتن، پیشتنیده کرد. مزیت اصلی این کار این است که چنین نوارهایی پس از چسبانده شدن بر روی المان در باربری المان سهیم میشوند و برای شرکت آنها در ظرفیت باربری المان دیگرنیازی به اضافه شدن بر مقدار بارهای وارده بر المان نمیباشد. همچنین پیشتنیدگی این نوارها باعث کاهش عرض ترکهای موجود درطول المان میشود که این در برخی موارد موضوع بسیار حیاتی و مهمی میباشد. علاوه بر اینها بدلیل اینکه مصالحFRP مقاومت کششی بالایی دارند، پیشتنیده کردن آنها سبب استفاده بهتر و افزایش بهرهوری از آنها میگردد. البته این روش نیازمند نیروی کارماهرتر و دقت بیشتر در طراحی و اجرا میباشد.

اشکال 6- روش پیش تنیدگی در صفحه FRP

بطور کلی دارای مزیتهایی از قبیل:

ـ افزایش سختی

ـ کاهش عرض و توزیع ترک ـ بهبود خدمتپذیری و دوام

ـ تقویت برشی تیر بتنی و تقویت خمشی تیر بتنی (بدلیل ترک نخوردن مقطع)

ـ اجتناب از ناشی از پوسته پوسته شدن در ناحیه ترکها و انتهای لایه FRP ـ افزایش ظرفیت مقطع (تار خنثی نسبت به حالت غیر پیشتنیده پایینتر قرار میگیرد) ـ افزایش بار تسلیم مقطع میباشد.