مقاوم سازی ستون بتنی به مقاومت و استحکام ستون های بتنی در برابر بارهای وارده کمک زیادی می کند. ستون ها بخش مهمی از اسکلت ساختمان را تشکیل می دهند و استحکام آنها تأثیر بسیاری بر مقاومت و ایمنی ساختمان در برابر نیروهای وارد دارد. همچنین با استفاده از ستون ها می توان فشار و نیروی ناشی از بارهای وارده در ساختمان را به بخش های زیرین و در نهایت به فونداسیون ساختمان منتقل کرد. با این وجود دلایل مختلفی وجود دارد که باعث می شود ستون های بتنی از کارایی و عملکرد مطلوبی برخوردار نباشند و همین امر نیز می تواند به ایمنی کل سازه آسیب برساند.
البته روش های مختلفی برای مقاوم سازی ستون بتنی در نظر گرفته شده است که طراحان ساختمان می توانند متناسب با شرایط سازه و نیاز مقاوم سازی از آنها استفاده کنند. هر کدام از این روش ها دارای ساختار و طراحی ویژه ای بوده که می تواند بر افزایش عملکرد و کارایی ستون های بتنی تأثیرگذار باشد. با توجه به اهمیت بالای فرایند مقاوم سازی در ستون های بتنی در این مطلب قصد داریم به دلایل نیاز ستون بتنی به مقاوم سازی، مهم ترین روش های مقاوم سازی در این ستون ها، بررسی بهترین روش در مقاوم سازی ستون بتنی و عوامل مؤثر بر قیمت مقاوم سازی این ستون ها بپردازیم که امیدواریم مورد توجه و استفاده شما قرار گیرد.
معرفی ستون بتنی
ستون ها از اجزای اصلی ساختمان هستند که به صورت عمود طراحی می شوند. از ستون ها به منظور حمل بار طبقات بالایی و انتقال آن به بخش های زیرین و در نهایت به بخش پی و فونداسیون ساختمان استفاده می شود. ستون های بتنی نیز همان طور که از عنوان آنها پیداست از نوع بتنی بوده و در ساخت آنها از میلگردهای فولادی و ملات سیمانی با نسبت مشخص استفاده می شود. ستون های بتنی فشار و نیروی ناشی از بارهای محوری را تحمل کرده و آن را به بخش های زیرین منتقل می کنند.
این بارها در دو حالت بر ستون وارد می شوند. در حالت اول که با عنوان بار محوری ساده شناخته می شود جهت بار منطبق با محور طولی شفت بوده و فشار ناشی از بار بر ستون وارد می شود. اما در حالت دوم جهت بار با محور طولی شفت منطبق نبوده که در این شرایط علاوه بر فشار بار، فشار ناشی از انحراف بار از مرکز نیز بر سازه و محور وارد می شود. ستون ها رابط سقف و کف هستند و عدم کارایی آنها می تواند به این بخش ها و کل سازه آسیب های جدی وارد کند. دلایل بسیاری وجود دارد که باعث کاهش عملکرد ستون ها و خرابی آنها می شود که در ادامه به معرفی آنها خواهیم پرداخت.
دلایل نیاز به مقاوم سازی ستون بتنی
وجود دلایل مختلف باعث می‌شود که یک سازه نیاز به مقاوم‌سازی داشته باشد. دلایل مقاوم‌سازی ستون شامل افزایش بار وارده به دلیل تغییر کاربری ساختمان، کرمو شدگی بتن و زنگ زدگی و خوردگی میلگردهای ستون می‌باشد. همچنین ترک خوردگی ستون و خطا در طراحی و اجرای آن نیز از دلایل آن هستند.
افزایش بار وارده بر ستون به علت تغییر کاربری ساختمان
از کاربری های مختلف ساختمان ها می توان به کاربری مسکونی، تجاری، اداری و غیره اشاره کرد که ممکن است این کاربری ها بنا بر دلایل مختلفی تغییر داده شوند. پس از تغییر کاربری ساختمان و اعمال تغییرات در ساختار و طراحی آن، ضروری است بررسی شود که آیا بارهای وارد بر بخش‌های مختلف سازه، به ویژه ستون‌ها، با توجه به نوع کاربری جدید و تغییرات اعمال شده، منطبق هستند یا خیر. حال چنانچه پس از بررسی های به عمل آمده ستون های سازه از مقاومت کافی برخوردار نباشند لازم است در آنها از روش های مختلف مقاوم سازی استفاده شود. با این کار ستون ها در برابر بارهای جدید وارده مقاوم شده و ایمنی ساختمان در برابر آسیب های احتمالی افزایش می یابد.
کرمو شدگی بتن و نیاز به مقاوم سازی ستون بتنی
کرمو شدگی یکی از مشکلات رایج در ساخت بتن بوده که این مسئله در ستون های بتنی نیز مشاهده می شود. این مسئله زمانی رخ می دهد که اجزای بتن مانند سیمان و سنگدانه ها به صورت یکدست با هم مخلوط نشده باشند و یک عدم پیوستگی در بین آنها پس از ساخت بتن دیده می شود. این عدم پیوستگی می تواند به دلیل کم بودن شیره بتن و یا استفاده از سنگدانه های نامناسب باشد. این مشکل بر سطوح بیرونی بتن و نزدیکی به قالب‌ها مشخص می‌شود که ممکن است باعث عدم صحت و یکنواختی اجرای بتن در ساختار ستون‌ها شود. در چنین شرایطی جهت جبران این مسئله و افزایش مقاومت و ایمنی ستون ها در برابر نیروها و بارهای وارده می توان از روش های مختلف مقاوم سازی ستون بتنی استفاده کرد.
زنگ زدگی و خوردگی میلگردهای ستون
در طراحی ستون های بتنی از میلگردهای فولادی استفاده می شود که به دلیل وجود کربن در ساختار آنها به تقویت این ستون ها کمک بسیاری می کند. با این وجود میلگردهای فولادی در برابر زنگ زدگی آسیب پذیر بوده و این مسئله می تواند به ساختار ستون ها و کل سازه آسیب وارد کند. به عبارت دیگر زنگ زدگی در میلگردهای فولادی باعث خوردگی و شکست آنها شده و همین امر نیز تخریب بتن را به همراه خواهد داشت.
میلگردهای محصور در داخل بتن از خطر زنگ زدگی در امان هستند. این مسئله زمانی رخ می‌دهد که از میلگردهای نامرغوب و زنگ‌زده در ساخت ستون‌های بتنی استفاده شود یا بخشی از این میلگردها به دلیل خطاهای اجرایی در بیرون از ستون و در معرض رطوبت هوا قرار بگیرند. استفاده از روش‌های مختلف مقاوم‌سازی ستون‌های بتنی، در چنین شرایطی، می‌تواند راهکار مناسبی برای افزایش استحکام و ایمنی این ستون‌ها باشد.
ترک خوردگی ستون و نیاز به مقاوم سازی ستون بتنی
در ستون‌هایی که در سازه اجرا شده‌اند، ممکن است به دلایل مختلفی ترک خوردگی رخ داده باشد. این دلایل ممکن است خطاهای اجرایی در ساخت ستون‌ها یا بهره‌برداری نادرست از آنها باشد. وجود این ترک ها در ساختار ستون های بتنی بر عملکرد و کارایی آنها تأثیر نامطلوبی دارد و باعث کاهش مقاومت بتن در برابر بارهای وارده می شود. از آنجایی که ستون ها وظیفه انتقال نیرو از اجزای بالایی سازه به اجزای پایینی آن را برعهده دارند، وجود این ترک ها می تواند بر فرایند انتقال نیرو تأثیر منفی بگذارد. البته در چنین شرایطی می توان از روش های مختلف مقاوم سازی ستون بتنی جهت افزایش استحکام و ایمنی این ستون ها بهره برد.
خطا در طراحی ستون
قبل از طراحی کل سازه، بخصوص طراحی ستون‌ها، لازم است تمامی شرایط ممکن و نیروها و بارهای وارده بر ستون‌ها بررسی شوند.نتایج حاصله ممکن است منجر به طراحی‌های لازم شوند، اما اشتباهات ممکن است در این نتایج وجود داشته باشند. این اشتباهات می‌توانند سبب خطا در طراحی ستون‌ها و در نهایت ضعیف شدن سازه گردند. در چنین شرایطی برای پیشگیری از آسیب های وارده می توان از روش های مختلف مقاوم سازی در ستون ها استفاده کرد.
خطا در اجرای ستون
پس از طراحی ستون بتنی نوبت به اجرای آن می رسد که این کار می بایست بر اساس نقشه طراحی و مطابق با ضوابط و دستورالعمل های اجرایی صورت گیرد. طراحی‌هایی که به‌دلیل خطای انسانی اجرا نشده باشند، ممکن است مقاومت ستون‌ها و ایمنی کل سازه را به خطر بیندازد. در چنین شرایط لازم است از روش های مقاوم سازی ستون بتنی جهت افزایش استحکام و مقاومت آن در برابر بارهای وارده استفاده کرد.
مهم ترین روش های مقاوم سازی ستون بتنی
مقاوم سازی ستون های بتنی ظرفیت برشی، خمشی و شکل پذیری آنها را در برابر نیروها و بارهای وارده افزایش می دهد. امروزه از روش های مختلفی در مقاوم سازی ستون بتنی استفاده می شود که هر کدام از آنها از ساختار و ویژگی های خاصی برخوردارند. در حالت کلی مقاوم سازی ستون های بتنی به چهار روش صورت می گیرد که به صورت زیر است:
- مقاوم سازی ستون بتنی به روش ژاکت فولادی
- مقاوم سازی ستون بتنی به روش ژاکت بتنی
- مقاوم سازی ستون بتنی به روش کامپوزیت FRP
- ترمیم موضعی بتن با ملات ترمیم بتن
همچنین جهت آشنایی بیشتر با روش های مقاوم سازی در ساختمان می توانید به صفحه “روش های مقاوم سازی چیست؟” مراجعه نمایید.
مقاوم سازی ستون بتنی به روش ژاکت فولادی
مقاوم سازی ستون بتنی به روش ژاکت فولادی یکی از انواع کاربردی مقاوم سازی در ستون ها بوده که در طراحی آن از تسمه ها و صفحات فولادی استفاده می شود. در این روش استحکام و قدرت ستون ها در برابر بارهای وارده افزایش قابل توجهی پیدا می کند. همچنین روش ژاکت فولادی به تقویت ستون ها در برابر بارگذاری کششی و خمشی کمک بسیاری می کند. اجرای این روش شامل چند مرحله بوده که لازم است به صورت صحیح و اصولی اجرا شوند. در در اجرای ژاکت فولادی، مرحله اول نیازمند طراحی مناسب و شرایط ستون‌ها برای مقاوم‌سازی است. در این مرحله، نوع و ابعاد مصالح مورد استفاده مانند تسمه‌ها و صفحات فولادی برای این مقاوم‌سازی تعیین می‌شود. سپس، در مرحله دوم، سطح ستون از آلودگی‌ها پاک می‌شود.
در مرحله سوم مقاوم سازی ستون بتنی تسمه ها و صفحات فولادی از قبل آماده شده بر روی ستون قرار گرفته و به صورت یک ژاکت سطح ستون را در برمی گیرند. با این کار بارهای وارده بر ستون به طور یکسان توزیع می شوند. در مرحله بعدی پس از جاگذاری تسمه‌ها و صفحات فولادی، به اتصال و تثبیت آنها پرداخته می‌شود. این کار از طریق پرچ و با استفاده از مهره‌های مخصوصی انجام می‌شود. در مرحله آخر عملکرد ستون مورد نظر پس از مقاوم سازی مورد بررسی قرار می گیرد که این کار با عنوان مانیتورینگ شناخته می شود. در فرایند مقاوم‌سازی ستون‌های فولادی، مانیتورینگ نیز به کار می‌رود. این فرایند شامل بررسی و کنترل فشار درون تسمه‌ها، شدت بارگذاری و فشار وارده بر صفحات فولادی است.
مقاوم سازی ستون بتنی به روش ژاکت بتنی
در مقاوم سازی ستون به روش ژاکت بتنی از تسمه و صفحات فولادی به همراه تزریق مواد مخصوص به فضای مابین آنها استفاده می شود. این روش به استحکام و پایداری ستون های بتنی کمک بسیاری می کند و آنها را در برابر بارهای وارده مقاوم و ایمن می سازد. جهت اجرای ژاکت بتنی نخست باید وضعیت ستون مورد بررسی قرار گیرد و متناسب با شرایط آن، ابعاد ژاکت بتنی و نوع مواد مورد استفاده در طراحی آن مشخص شود. سپس سطح بتن از وجود هر گونه آلودگی مانند روغن، گردوخاک و غیره پاک شود.
در این مرحله اجزای ژاکت بتنی که شامل تسمه، صفحات فولادی و غیره می شود بر روی سطح ستون قرار می گیرند و ستون را به طور کامل احاطه می کنند. مواد مخصوصی که از قبل آماده شده است، در مرحله بعدی به فضای بین ژاکت و سطح ستون تزریق می‌شوند. این مواد می‌توانند به صورت بتن‌های تزریقی یا ملات‌های شیمیایی باشند. در مرحله آخر، بخش‌های مختلف ستون در حین تزریق مواد مورد بررسی و نظارت قرار می‌گیرند. پس از اتمام این فرآیند، کیفیت اجرایی آنها کنترل می‌شود و فرآیند مقاوم‌سازی تأیید می‌شود.
مقاوم سازی ستون بتنی به روش کامپوزیت FRP
در فرایند مقاوم‌سازی ستون‌های بتنی، از الیاف کربنی CFRP و الیاف شیشه‌ای GFRP بهره می‌شود تا این ستون‌ها تقویت شوند. این الیاف به صورت یک لایه تقویت‌کننده بر روی سطح ستون قرار می‌گیرند. روش کامپوزیت FRP از جدیدترین روش‌های مقاوم‌سازی است. این روش به ویژه برای ستون‌های بتنی، استحکام و پایداری این اجزا را در برابر بارها و نیروهای وارده افزایش می‌دهد. جهت اجرای این روش نخست باید وضعیت ستون مورد بررسی قرار گیرد و طراحی های لازم متناسب با آن صورت گیرد.
سپس سطح ستون از وجود هر گونه آلودگی و ناهمواری پاک گردد. در روش کامپوزیت FRP برای مقاوم‌سازی ستون بتنی، ابتدا لایه‌های FRP با استفاده از چسب‌های ویژه بر روی ستون قرار می‌گیرند. سپس این لایه‌ها با استفاده از پرچ‌های مخصوص بر روی ستون تثبیت می‌شوند. در مرحله پایانی، بخش‌های مختلف ستون از نظر کیفیت کار اجرایی کنترل و مانیتور می‌شوند. استفاده از الیاف کربنی CFRP و الیاف شیشه‌ای GFRP در این روش معمول است. این الیاف به صورت یک لایه تقویت‌کننده بر روی سطح ستون قرار می‌گیرند.
ترمیم موضعی بتن با ملات ترمیم بتن
ستون‌های بتنی ممکن است به دلایل محیطی دچار آسیب و ترک خوردگی شوند. این مسئله می‌تواند بر عملکرد و کارایی آنها در سازه، تأثیر نامطلوبی داشته باشد. بر همین اساس می بایست بر روی آنها فرایند مقاوم سازی صورت گیرد که این کار می تواند از طریق ترمیم موضعی بتن با استفاده از ملات ترمیم صورت گیرد. برای این کار نخست باید سطح بتن از وجود هر گونه آلودگی مانند گچ، پلاستر و غیره پاک شود.
بخش‌هایی از سطح بتن که آسیب دیده و دارای سنگدانه‌های شکسته است، نیاز به تخریب با چکش دارند. اگر سطح آسیب دیده صاف باشد، می‌توان از مته‌ای برای ایجاد سوراخ‌های مختلف استفاده کرد، که این کار باعث افزایش میزان ملات ترمیمی بر روی آن می‌شود. این ملات باید به‌صورتی که مطابق دستورالعمل‌ها تهیه شده‌اند، با استفاده از کاردک یا ماله بر روی سطوح آسیب دیده کشیده شوند. در آخر پس از سخت شدن ملات می توان با استفاده از دستگاه فرز سطح ستون را ساب زد.
کدام روش مناسب مقاوم سازی ستون بتنی است؟
در مقاوم‌سازی ستون‌های بتنی از روش‌های متعددی استفاده می‌شود. این روش‌ها شامل ژاکت فولادی، ژاکت بتنی، کامپوزیت FRP، و ترمیم موضعی بتن با ملات ترمیم می‌باشند. از این روش‌ها می‌توان برای افزایش عملکرد و کارایی ستون‌ها استفاده کرد. پیش از شروع فرایند مقاوم‌سازی، مشورت با کارشناسان متخصص در شرکت وال مش را توصیه می‌کنیم.
فاکتورهای مؤثر بر قیمت مقاوم سازی ستون بتنی
قیمت مقاوم‌سازی در این ستون‌ها و هزینه‌های اجرایی در آنها به عوامل مختلفی بستگی دارد. این عوامل شامل هزینه تست‌های تخصصی، قیمت طراحی و محاسبات، و هزینه مصالح و اجرای طرح مقاوم‌سازی می‌شوند.
هزینه تست های تخصصی مقاوم سازی ستون بتنی
هزینه‌های تخصصی تست در فرایند مقاوم‌سازی ستون‌های بتنی، بخشی از هزینه‌های اجرایی است که برای آن از ابزارآلات و تجهیزات متفاوت استفاده می‌شود. بعد از طراحی و اجرای فرآیند مقاوم‌سازی و تهیه مصالح، در بخش‌هایی که فرایند مقاوم‌سازی بر روی آنها انجام شده است، نیاز به انجام تست‌های تخصصی وجود دارد. این مرحله برای اطمینان از صحت و یکنواختی عملکرد بتن در ساخت ستون‌ها انجام می‌شود.
با کمک این تست ها میزان تأثیرگذاری فرایند مقاوم سازی بر بخش مورد نظر سنجیده شده و در صورت مؤثر بودن مورد تأیید کارشناس قرار می گیرد. این مرحله از اهمیت بالایی در فرایند مقاوم‌سازی برخوردار است. اجرای صحیح آن می‌تواند خیال طراحان را از مقاوم بودن ستون مورد نظر راحت کند. عواملی مانند ابزارآلات مورد استفاده، نوع تست‌ها، شرایط اجرایی و وسعت پروژه می‌توانند بر هزینه تست‌ها تأثیر بگذارند.
قیمت طراحی و محاسبات مقاوم سازی ستون
در ابتدای فرایند مقاوم سازی لازم است مطابق با شرایط پروژه و نیاز مقاوم سازی، طراحی های مورد نظر صورت گیرد. این طراحی ها خود نیازمند یک سری محاسبات بوده که جهت اجرای آنها می توان از جداول و دیتیل های اجرایی در آیین نامه ها استفاده کرد. البته افرادی که در زمینه طراحی فرایند مقاوم سازی فعالیت دارند باید از تجربه و تخصص کافی برخوردار باشند. این افراد، با توجه به ویژگی‌های پروژه و تحلیل‌های انجام شده، طراحی‌های لازم در این زمینه را ارائه می‌دهند که هزینه‌های مربوط به این فرایند را ایجاد می‌کند. وسعت پروژه، شرایط اجرایی و سطح توانایی های طراح از جمله عوامل تأثیرگذار بر قیمت طراحی فرایند مقاوم سازی خواهد بود.
قیمت مصالح و اجرای طرح مقاوم سازی ستون بتنی
پس از طراحی فرایند مقاوم سازی نوبت به تهیه مصالح و اجرای آنها می رسد که این پروسه با صرف هزینه هایی همراه خواهد بود. مصالح مورد نیاز در مقاوم‌سازی ستون بتنی بسته به روش مورد استفاده در طراحی، متفاوت هستند. قیمت هر کدام از این مصالح نیز متفاوت است. هزینه مصالح در روش ژاکت بتنی با ژاکت فولادی متفاوت است. این تفاوت برای سایر روش‌های مقاوم‌سازی مانند کامپوزیت FRP و ترمیم موضعی بتن هم قابل تأیید است.
در حالت کلی می توان گفت که قیمت مصالح در روش ترمیم موضعی بتن و روش کامپوزیت FRP در مقایسه با روش های ژاکت بتنی و فولادی پایین تر خواهد بود. هزینه‌های اجرایی در مقاوم‌سازی ستون‌های بتنی، به نوع استفاده شده در این روش مرتبط است. عوامل مختلفی بر قیمت مصالح و اجرای فرایند مقاوم‌سازی تأثیر می‌گذارند. این عوامل شامل وسعت پروژه، جنس مصالح، نوع مواد اولیه، هزینه‌های جابجایی، دستمزد تیم اجرایی و موارد دیگر هستند.
کلام پایانی
ستون ها از اجزای اصلی هر سازه بوده و نقش مهمی در استحکام و پایداری آن در برابر نیروهای وارده دارند. سازه هایی که در طراحی آنها از ستون های مقاوم و مستحکم استفاده شده است از مقاومت و پایداری بیشتری در برابر زلزله برخوردار هستند. ستون های بتنی نیز یکی از انواع مقاوم ستون بوده که در ساخت آنها از بتن استفاده شده است. این ستون ها بارهای وارده از بخش های بالایی سازه را به بخش های پایینی و در نهایت به فونداسیون و زمین منتقل می کنند.
با توجه به اهمیت بالای ستون ها در طراحی سازه لازم است این اجزا از مقاومت و استحکام کافی برخوردار باشند. ستون‌های مورد استفاده در طراحی سازه، اگر به دلایل مختلفی مقاومت کافی نداشته باشند، نیاز به فرایند مقاوم‌سازی دارند. در مقاوم‌سازی ستون‌های بتنی از روش‌های معمولی مانند ژاکت فولادی، ژاکت بتنی، کامپوزیت FRP و ترمیم موضعی بتن استفاده می‌شود. این روش‌ها در مطلب مورد معرفی قرار گرفته و نحوه اجرای آنها شرح داده شده است.
