مقاوم سازی ساختمان به روش ژاکت بتنی چیست و چه کاربردی دارد؟

چه چیز باعث می شود بخشی از سازه یا کل آن نیازمند مقاوم سازی باشد؟ پاسخ فقط شامل یک مورد نیست و موارد گوناگونی چون طراحی غیر استاندارد عناصر باربر، عدم اجرای اصولی، تخریب در اثر برخورد با مواد شیمیایی خورنده، بالا رفتن میزان باربری سازه و عدم مقاومت لازم در مواجهه با نیروی لرزه ای را در بر می گیرد. برای پاسخ به این نیاز، از روش‌های متنوعی مانند ژاکت بتنی، ژاکت فولادی، و همچنین مقاوم سازی با FRP استفاده می‌شود. ژاکت بتنی به عنوان یکی از این راهکارهای مرسوم است که در بخش های مختلف ساختمان قابلیت اجرا دارد. با کمک این روش می توان بخش های بتنی سازه ساختمان، مانند تیر، ستون، پی یا فونداسیون، دیوار برشی و دال بتنی را در مقابل نیروهای وارده مصون نگه داشت.

استفاده از سیستم ژاکت بتنی می‌تواند مقاومت خمشی عناصر باربر ساختمان‌های بتنی را ارتقا دهد. از طرف دیگر، افزایش شکل‌پذیری عناصر باعث بهبود پایداری و دوام ساختمان در مقابل عوامل محیطی می‌شود. به کمک این روش و استفاده از آن جهت مقاوم سازی قسمت های مختلف، ساختمان از تخریب و بازسازی در پی آن بی نیاز می سازد. مسلما این امر به صرفه جویی در هزینه های پروژه و نیز کاهش مدت زمان اجرای آن کمک شایانی می کند. با توجه به اهمیت مشکلات ناشی از زلزله در مقاوم سازی ساختمان‌ها امروزه، آشنایی با روش‌های مختلف از جمله استفاده از ژاکت فولادی می‌تواند بسیار مفید باشد. از این رو در این مطلب به معرفی این روش و ذکر کاربردها و دیگر اطلاعات مرتبط با آن خواهیم پرداخت. همراه ما باشید.

مقاوم سازی به روش ژاکت بتنی چیست؟

مقاوم‌سازی ساختمان‌ بتنی، با استفاده از روش‌های مختلف، قابل اجرا است، همان‌طور که در مقدمه ذکر شد. یکی از این روش ها استفاده از ژاکت بتنی است. در این سیستم، یک پوشش از جنس بتن ایجاد می شود. متریال اصلی در این روش با متریال عناصری که نیاز به مقاوم سازی دارند، یکی است. این تطابق تاثیر قابل توجهی خواهد داشت.

ساختار سیستم ژاکت بتنی را همان طور که از اسمش نیز می توان متوجه شد، یک لایه پوششی تشکیل می دهد که کلیه عناصر باربر سازه بتنی را بغل کرده و پایداری آن ها را از این طریق بالا می برد. از جمله عناصری که به منظور مقاوم سازی تحت پوشش این لایه بتنی قرار می گیرند، می توان مواردی چون فونداسیون، تیر، ستون، دیوار برشی و دال را نام برد. این سیستم روی بخش های دارای کمبود ظرفیت باربری نیز قابل اجراست و به تقویت این بخش ها کمک می کند.
امکان بهره گیری از لایه پوششی بتنی جهت تقویت و ارتقای مقاومت اغلب بخش های سازه، این عملیات را نسبتا تسهیل کرده است. به غیر از بتن که متریال اصلی تشکیل دهنده ساختار این سیستم است، در این روش از میلگرد فولادی و خاموت نیز استفاده می شود. به جهت اجرای پوشش بتنی، یک شبکه میلگرد پیرامون عنصر سازه ای مورد نظر اجرا می شود.

سپس شبکه مذکور قالب بندی و بتن ریزی می شود. به این شکل، پوشش مورد نظر روی عنصر نیازمند مقاوم سازی شکل می گیرد و این پوشش می تواند هر گونه عنصر بتنی را که دارای مقاوم خمشی مطلوب نیست، تقویت کند. از روش مذکور با هدف مقاوم سازی عناصر سازه ای آسیب دیده نیز استفاده می شود. بدیهی است که بر اساس شرایط حاکم بر پروژه و نیازهای آن، نوع پوششی که باید اجرا شود و نیز مقدار مصالح مورد نیاز متغیر بوده و محاسبات آن نیازمند بررسی کارشناسانه است.

کاربرد روش ژاکت بتنی چیست؟

نوع ساختار ژاکت بتنی که شامل بتن است و طراحی آن، از عواملی هستند که سبب محبوبیت این روش در زمینه مقاوم سازی سازه شده است. از همین رو، این روش کاربردهای گسترده داشته و به منظور مقاوم سازی بخش های گوناگون سازه قابل استفاده است. در ادامه، این کاربردها را بررسی خواهیم کرد.

اجرای ژاکت بتنی برای مقاوم سازی تیر

تیرهای بتنی یکی از عناصر مهم سازه ای هستند که در ساختمان نقش باربر ایفا کرده و از این رو نیازمند برخورداری از مقاومت مطلوبند. در راستای مقاوم سازی این عناصر به کمک ژاکت بتنی، شرایط موجود است که تعیین می کند عملیات باید در سه وجه تیر صورت گیرد یا چهار وجه. پوشش بتنی ایجاد شده، ناحیه کششی تیر مورد نظر را تقویت می‌کند. این تقویت باعث پایداری تیر در برابر عوامل محیطی می‌شود.

مقاوم سازی تیر با کمک این روش با اجرای یک پوشش بتنی همراه با میلگرد انجام پذیر است. برای افزایش اتصال پوشش ساختاری به تیر، مناسب است سطح زیرین آن دارای زبری باشد. همچنین می توان میلگردهای جدید را به بخش قدیمی تیر جوش داد تا اتصال بهتری بین تیر و پوشش ایجاد گردد. اضافه کردن پوشش بتنی به تیر باعث افزایش ضخامت آن می‌شود. با این حال، امکان پوشش دادن آن با استفاده از ضخامت سقف وجود دارد.

اجرای ژاکت بتنی برای مقاوم سازی ستون

ژاکت بتنی برای مقاوم سازی ستون های بتنی نیز کاربرد دارد. با کمک این سیستم می توان ستون ها را در برابر بارهای وارده مصون نگه داشت و شکل پذیری آن ها را به میزان مطلوب رساند. مقاوم سازی ستون با کمک این روش همچنین می تواند در راستای تقویت مقاومت خمشی و برشی ستون موثر وافع شود. اجرای پوشش بتنی در این روش با کمک میلگردهای طولی، پوشش بتنی و نیز خاموت صورت می گیرد. این اجرا حالت‌های مختلفی دارد. توجه به اینکه ممکن است تنها یک وجه ستون در نظر گرفته شود یا، در صورت لزوم، اجرای آن در تمام چهار وجه ستون ممکن است. در صورت اجرا در چهار وجه، پوشش سرتاسر ستون را در بر می گیرد. ضخامت لایه، متغیر و تحت تأثیر نیاز ستون به مقاوم‌سازی، اطراف ستون ایجاد می‌شود.

اجرای ژاکت بتنی برای مقاوم سازی فونداسیون

پی یا فونداسیون به عنوان بخشی که انتقال دهنده بارهای وارده از سازه به زمین است، معمولا نیازمند استفاده از روش مقاوم سازی ساختمان است. ممکن است در اجرای فونداسیون از مصالح با کیفیت و مقاوم بهره گرفته شده باشد. اما در اثر گذر زمان و رویارویی ساختمان با عوامل محیطی متعدد مانند حرارت، مواد شیمیایی و آب، این مصالح ممکن است کیفیت اولیه خود را از دست بدهند. چنین اتفاقی خطرساز بوده و ایمنی سازه را تهدید می نماید. ایجاد لایه پوششی از جنس بتن برای حل چنین مشکلی موثر است و می تواند با ایجاد یک لایه پوششی روی پی، میزان پایداری و مقاومت آن را به حد قابل توجهی بالا برد. ما برای دستیابی به اتصال مطلوب بین پوشش ایجاد شده، تزریق دوغاب سیمان به آن توصیه می‌کنیم.

اجرای ژاکت بتنی برای مقاوم سازی دیوار برشی

استفاده از روش ژاکت بتنی به منظور تقویت دیوارهای برشی در سازه های بتنی نیز ممکن است. این روش، در صورت اجرا، قادر است به خوبی مقاومت و پایداری دیوارهای برشی پوشش داده شده را تضمین کند. اجرای لایه پوشش بتنی روی دیوار برشی به روش های گوناگونی صورت می گیرد. یکی از روش های مرسوم، استفاده از بتن پاش است. با کمک بتن پاش می تواند ضخامت دیوار برشی را افزایش داد. در روش دیگر، یک دیوار برشی جدید در مجاورت دیوار برشی قدیمی ایجاد می گردد. به منظور اتصال هر چه بهتر این دو دیوار (جدید و قدیمی) از کاشت بولت استفاده می شود.

اجرای ژاکت بتنی برای مقاوم سازی دال

دال بتنی نیز جزو عناصری است که می توان مقاوم سازی آن را با کمک پوشش بتنی انجام داد. در صورت آسیب به دلایل مختلف در دال، می‌توان از این پوشش برای بازیابی مقاومت آن استفاده نمود. با اجرای یک لایه پوشش روی دال، ابعاد این عنصر افزایش پیدا کرده و در نتیجه آن، مقاومت و پایداری آن نیز بالا می رود. بتن، ماده اصلی مورد استفاده در اجرای ژاکت مذکور روی دال بتنی است و از آن جا که مقاومت بسیار خوبی دارد، نیازمند اجرای پوشش نسوز نخواهد بود. اجرای ژاکت بتنی، دال را در مقابل عوامل فیزیکی و شیمیایی مصون نگه خواهد داشت.

مزایای مقاوم سازی به روش ژاکت بتنی چیست؟

مقاوم سازی عناصر مختلف با کمک سیستم موثر ژاکت بتنی دارای مزایای بسیاری است که به شرح زیرند:

• امکان اجرا در بخش های مختلف سازه
• عدم نیاز به مصالح مختلف و اکیپ های اجرایی با تخصص متفاوت
• کوتاه شدن فرایند پروژه
• پیوستگی عالی به دلیل تطابق ماده اصلی به کار رفته در ساختار ژاکت با ساختار عناصر نیازمند مقاوم سازی
• عدم تغییر در طرح معماری ساختمان
• مقاومت مناسب در برابر عوامل شیمیایی
• کارایی و پایداری بالا

مراحل مقاوم سازی ساختمان به روش ژاکت بتنی

به منظور اجرای اصولی پوشش بتنی ساختار این روش روی هر یک از عناصر باربر بتنی باید مراحل زیر را به ترتیب انجام داد:

گام اول

در اولین گام و پیش از اقدام به شروع فرایند مقاوم سازی با کمک پوشش بتنی، عنصری که مورد نظر است، باید بررسی شود تا بر اساس شرایط و نیازهای آن، طراحی لازم انجام شود. در این طراحی، باید ابعاد ژاکت، ضخامت و شکل آن را مشخص کرد. همچنین، لیست مصالح مصرفی را با نسبت آن‌ها و با توجه به طراحی انجام شده تهیه نمود.

گام دوم

پس از انجام طراحی و تهیه مصالح، فرایند اجرای پوشش روی عنصر بتنی شروع می شود. باید توجه داشت که به منظور اتصال مناسب لایه پوششی به سطح عنصر مورد نظر باید پیش از اجرا روی سطح مذکور ناهمواری به وجود آورد که معمولا با کمک تجهیزات مخصوص و ابزار تراشکاری انجام می شود. به این شکل، بستری زبر آماده می گردد که پیوستگی بهتری با پوشش ایجاد خواهد کرد.

گام سوم

مرحله بعد، شناسایی قسمت های دچار آسیب عنصر بتنی هستند. این قسمت ها پس از شناسایی نیازمند ترمیم هستند؛ چرا که در غیر این صورت در فرایند اجرا مشکل ایجاد خواهند کرد.

گام چهارم

سپس برای پوشش عنصر مورد نظر، یک شبکه میلگرد در اطراف آن نصب می شود. اتصالاتی که برای نصب میلگردهای مذکور به کار رفته‌اند، باید استاندارد و محکم باشند. این اتصالات با استفاده از چسب اپوکسی ایجاد می‌شوند.

گام پنجم

با به پایان رسیدن نصب میلگردها، عملیات قالب بندی شروع می شود و باید روی کل شبکه میلگرد اجرا گردد.

گام ششم

حالا نوبت به بتن‌ریزی رسیده است و در این مرحله، قالب‌های آماده که در مرحله قبل با ملات بتنی پیش‌آماده شده‌اند، پر می‌شوند. استفاده از این ملات برای تثبیت ژاکت بتنی و بالا رفتن مقاومت عنصر مورد نظر صورت می گیرد.

گام هفتم

در نهایت، برای ارزیابی و اطمینان از کیفیت مقاوم سازی، از آزمون های استاندارد استفاده می‌شود. پس از تایید نتایج، قالب ها برداشته می‌شود درادامه این مقاله نمونه مثالی از نشریه 542 اراثه می‌شود که نحوه محاسبات در این روش را به خوبی شرح میدهد .

محاسبات طراحی ژاکت بتنی در تیر دو سر ساده

تير دو سر ساده زير براي نيروي گسترده نهايي m/KN 100 طراحي شده و فواصل تيرها از يكديگر 3 متر ميباشد. در صورتي كه بخواهيم آن را براي بار متمركز اضافي نهايي 300 كيلونيوتن افزايش باربري دهيم، مطلوب است طرح تقويت تير بتن مسلح با روكش بتني:

عرض موثر دال:

عرض موثر دال برابر با کوچکترین مقدار از مقادیر زیر است:

گام 1 – نمودار نیروی برشی و لنگر خمشی قبل از اعمال بار جدید

گام 2 – طراحی برای وضعیت قبل از افزایش بار بر اساس آیین نامه آبا

تعیین تقریبی آرماتور ها:

طراحی برای برش:

گام 3 – تقویت تیر برای بار جدید

برای طرح تقویت ابتدا نمودار نیروی برشی و لنگر خمشی برای بارگذاری موجود و اضافی رسم می‌گردد:

تقویت برای خمش

ابتدا ظرفیت خمشی بر مبنای 4 میلگرد نمره 30 تعیین می گردد:

تعیین تقریبی آرماتورها:

این تیر در طول تقویت داده می‌شود.

تقویت برای برش

جزئیات تقویت در شکل 1-4-2-ث مثال نشان داده شده است.

تفاوت مقاوم سازی ساختمان به روش ژاکت بتنی و ژاکت فولادی چیست؟

در میان راهکارهای مورد استفاده جهت مقاوم سازی ساختمان، روش دیگری وجود دارد که با نام ژاکت فولادی شناخته می شود. این روش از نظر ماهیت و اجرا در مواردی با ژاکت بتنی متفاوت است:

• هزینه تامین مصالح مورد نیاز و اجرا در روش ژاکت بتنی نسبت به ژاکت فولادی بالاتر است.
• ژاکت بتنی در مقایسه با ژاکت فولادی، تاثیر بیش تری روی افزایش میزان بار مرده ساختمان دارد.
• ژاکت بتنی دارای ابعاد بزرگ تری بوده و در نتیجه، فضای بیش تری نسبت به ژاکت فولادی اشغال می کند.
• در روند اجرای ژاکت بتنی نیازی به مغزه گیری و کاشت میلگرد نیست.
• برخلاف محدودیت های موجود در رابطه با شکل اعضا در روش ژاکت فولادی، ژاکت بتنی دارای چنین مشکلی نیست.
• در روش ژاکت بتنی، اجرا با نصب میلگرد، قالب بندی و بتن ریزی صورت می گیرد؛ اما ژاکت فولادی با کمک پیچ و مهره، پلیت و جوشکاری اجرا می گردد.
• ضعف ژاکت فولادی نسبت به عوامل خورنده و شرایط اقلیمی سخت است. در صورت استفاده از سیمان مخصوص، این ضعف در ژاکت بتنی وجود ندارد.
• اجرای روش ژاکت بتنی در برخی موارد نیازمند تخریب بخشی از سازه است؛ اما ژاکت فولادی خیر.
• سرعت اجرای ژاکت فولادی نسبت به ژاکت بتنی بیش تر است.

تفاوت مقاوم سازی ساختمان با ژاکت بتنی و روش کامپوزیت FRP چیست؟

راهکار نوین مقاوم‌سازی سازه به نام روش کامپوزیت FRP در بسیاری از حالات، جایگزین روش‌های دیگر گردیده است. تفاوت های این روش و ژاکت بتنی عبارتند از:

• در روش ژاکت بتنی، بار مرده و وزن سازه افزایش پیدا می کند؛ اما FRP تقریبا تاثیری بر این مورد ندارد.
• ژاکت بتنی برای اجرا نیازمند استفاده از تجهیزات سنگین است؛ اما در سیستم FRP بدون این تجهیزات می توان مقاوم سازی را انجام داد.
• اجرای سیستم کامپوزیت FRP نسبت به ژاکت بتنی به مراتب ساده تر و توسط اکیپ اجرایی بدون تخصص ویژه ممکن است.
• سرعت اجرای FRP در مقایسه با ژاکت بتنی خیلی بیش تر است.
• FRP برای اجرا نیازی به تخریب سازه ندارد؛ اما در روش ژاکت بتنی ممکن است بعضی از بخش های سازه به تخریب نیاز داشته باشند.
• هزینه تامین مصالح مورد نیاز و اجرا در روش FRP نسبت به ژاکت بتنی در حدود 30 تا 60 درصد کم تر و از این رو، انتخاب سیستم FRP اقتصادی تر است.
• روش ژاکت بتنی فضای زیادی را اشغال می کند؛ اما روش FRP خیر.
• اجرای FRP با مشکل محدودیت شکل اعضا مواجه است؛ اما اجرای ژاکت بتنی محدودیتی در این رابطه ندارد.
• از سیستم کامپوزیت FRP نه فقط در ساخت و ساز، بلکه در صنایع دیگر نیز استفاده می شود؛ اما ژاکت بتنی تنها در صنعت ساختمان کاربرد دارد.

قیمت مقاوم سازی ساختمان به روش ژاکت بتنی چقدر است؟

هزینه های و قیمت مقاوم سازی ساختمان با کمک روش ژاکت بتنی تخت تاثیر عوامل متعددی هستند که بررسی آن ها می تواند دستیابی به دید بهتر در این زمینه را میسر سازد. این عوامل به شرح زیرند:

• قیمت مصالح اصلی جهت اجرا:

عاملی که تقریباً بیشترین تأثیر را بر هزینه کل دارد، به خود متکی به عوامل گوناگونی است. با توجه به این که در اجرای این روش از بتن، میگلرد، خاموت، چسب کاشت و … استفاده می گردد؛ قیمت هر یک از این مصالح در تعیین قیمت کل موثر خواهد بود. بدیهی است که قیمت مذکور بر اساس کیفیت مصالح و نوع مواد اولیه مورد استفاده جهت تولید آن ها می تواند متغیر باشد.

• قیمت دیگر مصالح و ابزارهای مورد استفاده:

هزینه پرداختی بابت تهیه مصالح دیگر چون چسب کاشت و موارد مشابه نیز باید در تخمین هزینه کل مد نظر قرار گیرد.

• حجم پوشش اجرایی:

ضخامت بتن مصرفی در پروژه بر اساس نیازهای هر بخش از سازه متفاوت است. مقدار مصالح مورد استفاده برای تأمین حجم مورد نظر از پوشش بتنی، مستلزم افزایش هزینه می‌شود.

• هزینه قالب بندی و اجرای پوشش بتنی:

هزینه های مربوط به این فاکتور، شامل زیر مجموعه های هزینه تولید قالب، هزینه حمل و دستمزد اجراست. در کنار این موارد، بهتر است عواملی چون برند تولید کننده و میزان تخصص اکیپ اجرایی مشغول به کار در پروژه را نیز در نظر بگیرید. هر چقدر مواد مورد نیاز برای قالب‌بندی از تولیدکنندگان معتبر و شناخته‌شده تهیه شوند، هزینه آنها با افزایش کیفیت نیز افزایش می‌یابد. از طرف دیگر، اکیپ اجرایی در صورت برخورداری از تخصص و تجربه بالا، معمولا دستمزد بالاتری دریافت می کند که خود بر هزینه قالب بندی تاثیرگذار است.

معایب مقاوم سازی ساختمان به روش ژاکت بتنی چیست؟

طبیعتا ژاکت بتنی به عنوان راهکاری جهت مقاوم سازی ساختمان دارای معایبی نیز هست. این معایب شامل موارد زیر هستند:

• افزایش میزان بار مرده ساختمان و وزن سازه
• به دلیل اشغال فضای زیاد افزایش قابل توجه ابعاد و سطح مقطع عناصر مقاوم سازی شده
• بالا بودن هزینه تامین مصالح و اجرا نسبت به دیگر روش های موجود

جمع بندی

در این مقاله با روش ژاکت بتنی به عنوان یکی از راهکارهای مقاوم سازی ساختمان آشنا شدید. با توجه به مهم تلقی شدن مقوله مقاوم سازی سازه به دلیل رخداد زمین لرزه های مکرر در کشورمان ایران، لزوم تامین استحکام و پایداری عناصر سازه ای در ساختمان ها امری است ضروری که اجرای اصولی و استاندارد آن می تواند کارایی مورد نظر را تامین کند. این روش در تقویت عناصر گوناگون سازه، مثل ستون، تیر، پی، دیوار برشی و دال بتنی کاربرد داشته و قادر است میزان مقاومت خمشی و برشی عناصر مذکور را به میزان مطلوب بالا ببرد. از دیگر تاثیرات مثبت اجرای این روش در امر مقاوم سازی سازه، بهبود میزان شکل پذیری این عناصر است.
در این روش، یک پوشش یا اصطلاحا ژاکت از جنس بتن، عنصر باربر مورد نظر را در بر می گیرد. پوشش مذکور از میلگرد و ملات بتنی تشکیل شده است. به دلیل بهره‌مندی از ماهیت بتنی، معمولاً پیوستگی مناسبی با عنصر بتنی نیازمند مقاوم‌سازی ایجاد می‌کند. ژاکت بتنی با ژاکت فولادی و روش نوینی به نام FRP قابل مقایسه است. این مقایسه مزایا و معایبی را دربرمی‌گیرد. مسلما بررسی این تفاوت ها و ارزیابی هر سه روش می تواند به انتخاب بهترین گزینه کمک کند.