مقاوم سازی با مش شیشه (روش کامپوزیت GFRCM)

چند سال اخیر، دیده شده که زلزله از مهمترین علل خرابی ساختمان ها در سر تا سر جهان است. مهندسان برای مقابله با این چالش به دنبال راهکار هایی در جهت بالا بردن مقاومت ساختمان در برابر لرزه های زمین هستند. یکی از این راهکار ها، بهره گیری از سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، است. اگر هنوز با الیاف شیشه ای آشنا نیستید، باید بدانید که الیاف شیشه ای، بتن و یا Glass Fiber Reinforced Concrete، یک نوع کامپوزیت است که از سنگدانه های ریز، کوپلیمر اکریلیک، سیمان پرتلند و تقویت کننده بتن تشکیل شده است. به طور خلاصه تر، یک ماده کامپوزیتی بر پایه سیمان است که با الیاف شیشه ای مقاوم در مقابل مواد قلیایی، تقویت شده است.

سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM از چه اجزایی تشکیل شده است؟

سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM عبارتند از مش فایبرگلاس AR ویا توری فایبرگلاس E-glass به همراه پلاستر سیمانی ویژه.

مزایای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM چیست؟

مزایای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM عبارتند از:

باعث افزایش مقاومت ساختمان می شود: سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، دوام و مقاوم سازی سازه های ساختمانی را بهبود می بخشد.
افزایش انعطاف پذیری: در FRCM، شبکه های الیافی وجود دارد که انعطاف پذیری بالایی دارند؛ همانند مش فایبر گلاس، مش فیبر کربن و…. این موضوع باعث می شود تا سازه در حین لرزش، فرو نریزد.
سبب کاهش وزن ساختمان می شود: بهره گیری از الیاف شیشه ای در سازه به کم کردن نیرو های افقی کمک کرده و دوام و پایداری ساختمان را افزایش می دهد.
به افزایش طول عمر ساختمان کمک می کند: سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM با مقاوم تر کردن ساختمان، سبب جلوگیری از فرسایش و خوردگی آن نیز می شود. توری های فایبر گلاس در برابر اغلب عوامل محیطی مثل اکسیداسیون، محیط های قلیایی و موارد این چنینی بسیار مقاوم عمل می کنند.
نصب سریع: نصب این سیستم به دلیل وزن کمی که دارد، نیازی به تجهیزات سنگین ندارد. از این جهت به سرعت و در کمترین زمان ممکن می توان آن را نصب کرد.
مقرون به صرفه بودن: سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM در مقایسه با روش های سنتی مورد استفاده با کمترین هزینه، عملکرد ساختمان را بهبود می بخشد. چرا که افزون بر قیمت پایین مواد تشکیل دهنده، نصب ساده ایی نیز دارند.
مورد استفاده در ساختمان های تاریخی و قدیمی: از آنجایی که وزن کمی دارد به آسانی در ساختمان های قدیمی قابل نصب است تا دوام آن ها را افزایش دهد.
کمک به حفظ محیط زیست: مش فیبر کربنی و توری فایبر گلاس از موادی تشکیل شده که قابل بازیافت کردن است. به همین دلیل، این روش مورد توجه علاقمندان محیط زیست شده است.
بیشتر شدن مقاومت سازه در مواجهه با حرارت: الیاف شیشه ای یک مقاومت ذاتی در برابر حرارت از خود نشان می دهند. این قابلیت در هنگام آتش سوزی باعث کاهش درصد خرابی سازه، می شود.

انواع توری و مش مورد استفاده در سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM کدام است؟

انواع مختلفی از مش و توری در سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، وجود دارد. در این سیستم، مش شیشه ای و پلاستر به عنوان یکی مهم ترین انواع آن در تثبیت الیاف شیشه ای مورد استفاده قرار می گیرند. در ادامه به بررسی دو نوع از مهمترین آن ها اشاره می کنیم:

مش فایبرگلاس AR: این مش در سیستم مقاوم سازی در برابر مواد قلیایی، مورد استفاده سازه ها است. همچنین از مش فایبر گلاس AR در جاهایی مانند اعمال وال پست دیوار های سازه های فولادی و بتنی بهره گرفته می شود. مش مورد نظر در موقعیت های مختلف با حفظ ساختار مکانیکی و فیزیکی خود در برابر رطوبت، فشار، حرارت، خوردگی، کشش و …. مقاومت زیادی را نشان می دهد. علاوه بر موارد گفته شده، سازگاری کامل با پلاستر گچی و سیمانی و رزین هایی مانند پلی استر و وینیل استر، دارد. انعطاف بالای آن سبب شده تا به راحتی بر روی هر نوع سطحی قرار گیرد.
توری فایبر گلاس E-Glass: در توری فایبر گلاس E-Glass با تکنیک های خاصی، الیاف شیشه ای نوع E را در هم تنیده است. از طرفی، مقاومت بالای کششی، الکتریکی و چسبندگی آن باعث شده تا در ساخت مش، مورد استفاده باشد. همچنین، فایبر گلاس نوع E، بسیار مقرون به صرفه است و قیمت پایین تری نسبت به الیاف های دیگر دارد.

مقاوم سازی ساختمان های بتنی با سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM

سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، یک راه تاثیر گذار در جهت مقاوم سازی ساختمان های بتنی است. این روش، شامل بهره گیری از مصالح کامپوزیتی همانند الیاف شیشه‌ای و چسب های بسیار قوی برای تقویت سازه های ساختمان های بتنی است.در این روش، الیاف شیشه‌ای به شکل پارچه‌های باریک و بلند برش خورده و با چسب های قوی، چسبانده می‌شوند. بعد از آن، یک پوشش کامل از این چسب قوی بر روی الیاف شیشه‌ای و بتن ایجاد خواهد شد تا سبب بالا بردن توانایی و مقاومت سازه در مقابل لرزه و بار مضاعف شود. استفاده از سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، دارای مزایای زیادی است.

از جمله اینکه به شکل قابل توجهی قدرت باربری و مقاومت سازه در برابر ضربه را افزایش می‌دهد. همچنین، هزینه نگهداری و نصب آن نسبت به روش های دیگر مقاوم سازی کم تر است و از سویی دیگر، زمان نصب آن نیز سریع تر است. شما با استفاده از این روش، می‌توانید باعث افزایش عمر مفید سازه های ساختمانی شود و نیاز به تعمیرات و نگهداری را تا حد زیادی کاهش دهید. به همین دلیل، سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM برای مقاوم سازی ساختمان های بتنی در برابر بارهای استاتیک و دینامیک بسیار حائز اهمیت است. و از آن به عنوان یک روش مفید و اقتصادی برای تقویت سازه های بتنی یاد می شود.

مقاوم سازی ساختمان های تاریخی با سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM

سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM به عنوان یکی از بهترین راه های تاثیر گذار در مقاوم سازی ساختمان های تاریخی شناخته شده است. در حقیقت، ساختمان های تاریخی معمولاً دارای سازه های بتنی با عمر های طولانی هستند. این سازه ها به خاطر نداشتن توانایی مواجهه با بارهای استاتیک و دینامیک و همچنین عوامل محیطی، نیاز به مقاوم سازی پیدا کرده اند. این روش از دو نوع تقویت سطحی و تقویت حجمی پیروی می کند. در تقویت سطحی، پارچه‌ های بلند و باریک از الیاف شیشه‌ای را با یک چسب قوی به سطح بتنی سازه می چسبانند. در نتیجه، بر روی آن‌ها پوششی از چسب قوی و بتن ایجاد می‌شود تا باعث افزایش توانایی سازه در مقاومت در برابر بار و لرزه شود. اما در تقویت حجمی، توپک ‌های کوچک از الیاف شیشه‌ای را درون بتن قرار داده تا با این توپک ها، استحکام و مقاومت سازه را افزایش دهند. به همین دلیل، سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM برای مقاوم سازی ساختمان های تاریخی و به طور کلی قدیمی به عنوان یک روش موثر و اقتصادی برای تقویت سازه های بتنی در نظر گرفته می‌شود. با این حال برای مقاوم سازی ساختمان های تاریخی، باید مراقبت ویژه‌ای در نگهداری و بازسازی ساختمان داشته باشیم تا مراحل تقویت به درستی انجام شود و نقضی برای ساختمان تاریخی ایجاد نشود.

مقاوم سازی ساختمان های بنایی با سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM

سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM می‌تواند برای مقاوم سازی ساختمان های بنایی نیز همانند دیگر ساختمان ها به کار گرفته شود. استفاده از سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM برای مقاوم سازی ساختمان های بنایی می‌تواند به دلیل مزایای زیادی که دارد یک روش موثر و مقرون به صرفه در نظر گرفته شود. با همه این ها اگر می خواهید، تقویت سازه های بنایی را با سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، انجام دهید؛ باید مراقب ساختمان در هنگام بازسازی باشید. تا مراحل مقاوم سازی ساختمان به درستی انجام شود و مشکلی برای ساختمان ایجاد نشود. بدین منظور و برای انتخاب روش مناسب مقاوم سازی سازه باید به موارد مختلفی همانند نوع سازه، شرایط محیطی و حتی هزینه ها توجه شود. سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، اغلب دارای پارچه‌های الیافی به همراه چسب قوی است.

این پارچه‌های الیافی که از جنس الیاف شیشه‌ای، کربنی، آرامیدی و یا باسلتی هستند به دو صورت سطحی و حجمی کار مقاوم سازی را انجام می دهند. استفاده از سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM برای مقاوم سازی ساختمان های بنایی به خصوص در مواردی که سازه های بتنی دچار ترک خوردگی و خوردگی شده اند، بسیار تاثیر گذار است. لازم به ذکر است که برای تقویت مقاومت سازه های بنایی با سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، باید از تکنولوژی های پیشرفته و متریال با کیفیت استفاده کنیم تا نتیجه اثر بخش باشد.

در طراحی سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM از کدام آیین نامه استفاده می شود؟

در طراحی این سیستم مقاوم سازی از آیین نام آیین نامه بتن آمریکا ACI 318، استفاده شده است. درباره ی این آیین نامه باید بگویم که از انجمن American Concrete Institute، انتشار یافته و حتی قسمت زیادی از آیین نامه بتن ایران نیز از همین آیین نامه منتشر شده از انجمن بتن آمریکا برگرفته شده است. در نتیجه سازمان هایی مانند سازمان نظام مهندسی، سازمان وزارت مسکن و …. بر آیین نامه مذکور، استناد می کنند. هدف آیین‌نامه بتن آمریکا (ACI 318-14 ) تعیین قوانین و ظوابط محاسباتی، دستورالعمل ها، آزمایش سازه های بتنی، جزئیات اجرایی اعضا، ویژگی ها و استاندارد های بتن است. همچنین از آیین نامه ACI 318 در حیطه های مختلفی اعم از پل سازی، ساخت سد، ساختمان های بلند، ساخت مخازن و بسیاری دیگر از سازه ها استفاده می شود. دقت بالای آن سبب شده تا این آیین نامه به یک استاندارد بین المللی بدل شود.

مراحل اجرای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM کدام است؟

مراحل اجرای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM برای تقویت سازه های بتنی در موارد زیر خلاصه می شود:

بررسی و تجزیه و تحلیل سازه: در این مرحله، سازه مورد نظر باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد تا مشخص شود که چه میزان مقاوم سازی برای این سازه، مورد نیاز است.
آماده سازی سطوح برای نصب: برای اعمال سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، سطح سازه را باید به طور کامل تمیز کرد. زیرا اگر سطح سازه تمیز نباشد، مقاوم سازی به درستی انجام نمی شود و ممکن است با چالش هایی مواجه شوید.
چسباندن پارچه‌های الیافی: مرحله سوم،استفاده از یک چسب قوی برای چسباندن پارچه های الیافی است. دقت در این مرحله، حرف اول و آخر را میزند و جای هیچ اشتباهی نیست.
ایجاد پوشش چسبی بر روی سطوح: پوششی از یک نوع چسب قوی بر روی پارچه‌های الیافی و بتن ایجاد می‌شود تا سبب افزایش توانایی و مقاومت سازه شود. این نوع پوشش باید طبق دستورالعمل و دقیق، انجام شود.
تحلیل و ارزیابی مجدد سازه: مرحله آخر، ارزیابی مجدد سازه است. پس از اجرای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، باید دوباره سازه را بررسی و ارزیابی کنیم تا از صحت انجام کار، اطمینان حاصل شود.

در نهایت باید بدانید که اجرای سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM، نیازمند به تجربه، مهارت فنی و تکنولوژی کافی است. پس باید با در نظر گرفتن دستورالعمل‌های استاندارد، اقدامات اجرایی انجام گیرد.

چه نوع سازه هایی می توانند از سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM بهره ببرند؟

این روش که در کشور های بسیار گوناگونی از جمله ایران، استفاده می شود؛ مشکلاتی هم چون کم شدن مقاومت سازه، فرسایش، شکستگی و ….. را حل می کند. در ادامه، چند نمونه از سازه هایی که از این سیستم استفاده می کنند را شرح می دهیم:

سبک بودن این سیستم باعث شده تا در پل سازی، مورد استفاده قرار گیرند. به خصوص که پل ها را در برابر زلزله بسیار مقاوم می کند و خطرات ناشی از ریزش پل را کاهش می دهد.
مقاوم سازی در ساختمان های بسیار بلند و کاهش خطر ریزش این گونه ساختمان ها از چالش هایی است که مهندسان به سبب افزایش ارتفاع ساختمان ها با آن مواجه شدند. از این جهت روش هایی برای مقاوم سازی آن ها ابداع شد تا ساختمان ها امنیت بیشتری در برابر عوامل محیطی داشته باشند. یکی از این روش ها، استفاده از کامپوزیت کامپوزیت GFRCM است.
در مخازن نیز از این روش مقاوم سازی به کرات استفاده می شود تا تاثیرات خوردگی و شکستگی را کاهش دهد.
همچنین دیده شده که از این سیستم برای جلوگیری از فروپاشی دیوار و حتی ستون، استفاده می شود.
در آخر باید بدانید که این روش در پروژه هایی که با زمان و بودجه محدود مواجه هستند نیز به دلیل ویژگی های ذکر شده، قابل استفاده است.

سخن پایانی

سیستم مقاوم سازی کامپوزیت GFRCM به عنوان یک روش کارامد و نوین برای تقویت سازه های بتنی، بنایی و بناهای تاریخی شناخته شده است. با توجه به مزایای این سیستم مقاوم سازی، می‌توان بهبود قابل مشاهده ای در عملکرد سازه های ساختمانی به دست آورد. همان طور که در بالا هم اشاره کردیم یکی از مهمترین مزایای این سیستم، سبک وزن بودن آن است که با این ویژگی، احتمال تخریب بخش هایی از سازه های قدیمی کاهش میابد. در کل، با استفاده از این سیستم، می‌توانیم بهبود قابل توجهی در مقاومت و عملکرد سازه های بنایی را به دست آوریم.