روش های مقاوم سازی اتصالات بتنی

بتن یکی از پرکاربردترین مصالح ساختمانی است. این ماده به دلیل ارزان بودن، سهولت تولید و فراوانی برای ساخت قسمت های مختلف ساختمان استفاده می شود.

نکته قابل توجه در رابطه با بتن این است که این ماده، قابلیت ارتجاعی و خم شدن ندارد. اگر هم قرار به خم شدن بتن باشد، قطعا بدون ترک و شکستن نخواهد بود.

از سوی دیگر، بتن پس از سخت شدن، مستعد جمع شدگی و انقباض است. به گونه ای که در طول عمر سازه و بر اثر تغییر دماهای مختلف دچار انقباض و انبساط های مکرر می شود.

جمع شدگی یکی از ویژگی های ذاتی بتن است و به همین دلیل به منظور اینکه بتوان به قسمت های بتنی هر ساختمان، اجازه حرکت بدون ترک و شکست داد، از اتصالات استفاده می شود.

اتصالات در واقع نقاطی هستند که بین دو بخش یک سازه بتنی با یکدیگر پیوند برقرار کرده و سازه را شکل می دهند.

این اتصالات نقش مهمی در عملکرد مقاومتی سازه دارند. اتصالات باید از مقاومت کافی برخوردار باشند تا نقش عملکردی سازه به خوبی ایفا شود.

به همین دلیل در این مقاله قصد داریم مقاوم سازی اتصالات بتنی را مورد بررسی قرار دهیم.

اهمیت مقاوم سازی اتصالات بتنی:
هر ساختمان دارای بخش های مجزا از قبیل سقف، کف، دیوار و ستون می باشد. این اجزا باید با یکدیگر در ارتباط بوده و به هم متصل شوند تا سازه شکل گیرد.

برای مرتبط ساختن اجزای ساختمان به یکدیگر از اتصالات استفاده می شود. اتصالات در محلی قرار می گیرند که در آنجا شروع و توقف ریختن بتن وجود داشته باشد. نوع اتصالات به ابعاد آن بخش از دال بتنی بستگی دارد که نمی توان آن را با یک بار بتن ریزی انجام داد.

مقاوم سازی اتصالات بتنی برای اتصال تیرآهن و ستون به یکدیگر استفاده می شوند.

چون اتصال تیر به ستون یکی از بخش های بسیار تأثیرگذار در ساختمان های بتنی می باشد که در صورت عدم رعایت اصول طراحی منجر به خسارات شدید به هنگام بروز حوادث به ویژه زمین لرزه خواهد شد.

به همین دلیل، در طی سال های اخیر مقاوم سازی اتصالات بتنی از اهمیت بالایی برخوردار شده است. مقاوم سازی اتصالات بتنی در سازه های دارای اتصال قاب خمشی تأثیر بیشتری دارد.

چون در اتصالات قاب خمشی، بخش قابل توجهی از بار جانبی به وسیله این نوع اتصال تحمل می شود. در ادامه مقاله با مقاوم سازی اتصالات بتنی بیشتر آشنا می شویم.

مقاوم سازی اتصالات بتنی:
همانطور که در بخش قبلی اشاره شد، اتصال تیر به ستون از بخش های مهم در سازه های قاب خمشی می باشد. در صورت بروز زلزله، اتصال تیر به ستون دچار تنش های شدید می شود.

در اثر اعمال این تنش های شدید به محل اتصال تیر و ستون، گره اتصال آسیب دیده و از هم گسیخته می شود.

بروز ترک و گسیختگی در گره اتصال در برخی موارد موجب فروریختن کل ساختمان می شود. در طی سال های اخیر با مطرح شدن ایمنی ساختمان در برابر حوادث غیر مترقبه مانند انفجار و زلزله، آیین نامه ها الزامات جدیدی برای مقاوم سازی اتصالات بتنی اعمال نموده اند.

الزامات این آیین نامه ها بدین صورت است که تأکید دارند در صورت بروز زمین لرزه، اتصال تیر به ستون آخرین بخشی از سازه باشد که دچار خرابی گردد.

این الزامات سخت گیرانه، مقاوم سازی اتصالات بتنی را به عنوان یکی از مراحل قابل توجه در ساختمان سازی تبدیل کرده است.

برای آشنایی با مکانیسم مقاوم سازی اتصالات بتنی ابتدا باید انواع اتصالات را شناخت. عمده ترین اتصالات بتنی در سازه ها به سه نوع اتصالات انقباضی، اتصالات ایزوله و اتصالات ساختمانی تقسیم می شوند.

در ادامه مقاله ضمن معرفی این سه نوع اتصال، روش های مقاوم سازی اتصالات بتنی تشریح شده است.

اتصالات انقباضی:
اتصالات انقباضی متداول ترین نوع اتصال در روسازی های بتنی است. یک مخلوط بتن تازه یک توده پلاستیکی سیال است که می تواند تقریباً به هر شکلی قالب ریزی شود.

اما با سخت شدن بتن، کاهش حجم یا جمع شدگی ایجاد می شود. بر اثر جمع شدگی، تنش های کششی در بتن ایجاد می شود.

با وجودی که بتن نسبت به تنش های فشاری بسیار قوی است، اما مقاومت کششی آن تنها 8 تا 12 درصد مقاومت فشاری است. در واقع ضعف بتن در برابر کشش موجب ایجاد ترک در بتن خواهد شد.

ترک های غیرمجاز می توانند رشد کرده و منجر به یک سطح ناهموار شوند. دو استراتژی اساسی برای کنترل ترک خوردگی بتن وجود دارد.

استراتژی اول، استفاده از آرماتور فولادی در دال است که ترک های تصادفی را محکم نگه می دارد. استراتژی دوم برای کنترل ترک خوردگی در صفحات بتنی، قرار دادن اتصالات انقباضی در سطح بتن می باشد.

مقاوم سازی اتصالات بتنی:
اتصال انقباضی یک شیار اره ای شکل یا تراش خورده در یک دال بتنی است که باعث ایجاد یک خط در دال برای ترک خوردگی ناشی از تغییرات ابعادی دال بر اثر شرایط محیطی می شود.

اتصالات انقباضی ممکن است در زمان بتن ریزی ایجاد شوند. همچنین ممکن است پس از سخت شدن بتن، اتصالات در سطح بتن جایگذاری شوند.

برای مقاوم سازی اتصالات بتنی، در نظر داشتن این نکته مهم است که هر چه زمان ایجاد اتصال انقباضی به تاخیر بیفتد، احتمال ایجاد ترک قبل از اتمام کار بیشتر است.

این بدان معنا می باشد که هرگونه شکافی که قبل از ایجاد اتصال در بتن ایجاد شود، باعث بی اثر شدن اتصال انقباضی خواهد شد.

بنابراین زمان بندی در ایجاد اتصال انقباضی بسیار مهم می باشد. زمان برش بسته به دما و رطوبت نسبی متفاوت است، اما معمولاً اتصال انقباضی باید در 6 تا 18 ساعت اول به پایان برسد و هرگز بیش از 24 ساعت به تأخیر نیفتد.

اتصالات انقباضی باید به گونه ای ساخته شوند که تا حد امکان مربع باشند و نسبت طول به عرض آنها از 1.5 به 1 بیشتر نباشد.

اتصالات انقباضی باید تا عمق ضخامت دال نصب شوند. فاصله و عمق مناسب اتصالات برای کنترل موثر ترک خوردگی تصادفی ضروری است. اتصالات معمولاً در فواصل معادل 24 تا 30 برابر ضخامت دال قرار دارند.

اتصالات جداسازی:
اتصالات جداسازی، یکی از انواع اتصالات است که برای جداسازی و تفکیک بین بخش های بتنی سازه از سایر بخش ها استفاده می شود.

دیوارها و ستون هایی که دارای پایه های مستقل عمیق تری از زیر سطح دال هستند، بر اثر خشک شدن یا تغییرات دمایی ناشی از شرایط محیطی، قادر نیستند به همان اندازه که بخش اصلی بتنی حرکت می کند تغییر ابعادی دهند.

برای ایجاد اتصالات جداسازی، با قرار دادن یک ماده اتصالی از پیش ساخته شده در کنار ستون یا دیواره یا لوله تخلیه قبل از ریختن دال موجب ایجاد فضای کافی برای نوسان تغییرات می شوند.

بدین ترتیب سطوح خارجی و مستقل نیز می توانند در صورت لزوم، تغییر ابعادی داده و از ایجاد ترک و شکستگی جلوگیری شود.

اتصالات ساختمانی:
اتصالات ساختمانی یکی از مباحث مطرح شده در مقاوم سازی اتصالات بتنی است که عمدتا در طی روزهای کاری و در حین اجرای پروژه استفاده می شوند.

اگر در طی روزهای کاری، بخشی از ساخت و ساز باید متوقف شود تا به نوبت بعدی ساخت و ساز برسد، دال های مجاور باید به دلیل انتقال بار از یک دال به دیگری به هم گره خورده یا ضخیم شوند.

در این شرایط از اتصالات ساختمانی استفاده می شود. اتصالات ساختمانی باید در در نقاط پشتیبانی جانبی از قبیل دیوارهای پایه قرار گیرند.

آرماتور اتصالات ساختمانی در هر دو طرف اتصال باید بیشتر از 12 اینچ تعبیه شود. اتصالات ساختمانی در دیوارهای بتن آرمه باید در یک سوم میانی دهانه بین تکیه گاه های جانبی قرار بگیرند یا در صورت نیاز برای اتصالات در دیوارهای بتنی ساده قرار گرفته و ساخته شوند.

روش های مقاوم سازی اتصالات بتنی:
برای مقاوم سازی اتصالات بتنی روش های مختلفی وجود دارد که عمدتا در سه گروه زیر قرار می گیرند:

• استفاده از ژاکت بتنی
• استفاده از ژاکت فولادی
• استفاده از ورق کامپوزیت پلیمری FRP

در مقاوم سازی اتصالات بتنی با استفاده از ژاکت بتنی، بخشی از اتصالات که نیاز به تقویت دارند؛ توسط پوشش بتنی، محصور و تقویت می شوند.

در این حالت باید دقت داشت که رده مقاومتی بتن ها سازگار باشند. مقاوم سازی اتصالات بتنی به دو روش استفاده از ژاکت بتنی و ژاکت فلزی مشابه هم هستند.

در مقاوم سازی اتصالات بتنی با استفاده از ژاکت فولادی، یک پوشش خارجی برای بخشی از سازه که نیاز به تقویت دارد، ایجاد می شود.

بخش های تشکیل دهنده این نوع اتصال، المان مورد نظر را در خود محصور کرده و با کمک عملیات جوشکاری، پیچ و مهره و یا در تکنولوژی های جدید با کمک چسب های مخصوص به هم اتصال می یابند.

ژاکت ایجاد شده علاوه بر آن که سطح مقطع را افزایش داده و قسمتی از بار المان را تحمل می کند، از طریق محصور سازی المان اصلی و ایجاد ظرفیت باربری به افزایش مقاومت اتصال کمک می کند. روش اجرای مقاوم سازی اتصالات بتنی با استفاده از ژاکت فلزی، با توجه به شرایط سازه و میزان مقاوم سازی، متفاوت است.

مقاوم سازی اتصالات بتنی با استفاده از ورق های FRP روش جدیدی است که مزایای قابل توجهی دارد. ورق FRP نوعی کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف است که نسبت مقاومت به وزن بالایی دارند.

انواع الیاف مورد استفاده در ساخت این ورق ها شامل الیاف کربن، الیاف شیشه، الیاف آرامید و الیاف بازالت می باشد.

از مقاوم سازی اتصالات بتنی با استفاده از ورق FRP بیشتر برای سازه هایی که وزن سازه از اهمیت بیشتری برخوردار است مثل سیلوها، پل ها، خطوط انتقال لوله و.. استفاده می شود.