مقاوم سازی با تیرآهن

مقاوم سازی با تیرآهن

آخرین بروزرسانی مطلب:1403/2/1

مقاوم سازی با تیرآهن |سازه های فولادی در مقایسه با سازه های بتنی به دلیل دو پارامتر وزن سبک و عملکرد سریع دارای مزایای خاصی هستند. امروزه پارامترهایی مانند تغییر در کد ثقلی و بارگذاری جانبی، تغییر در کاربردهای موجود، خطاهای طراحی و عملکرد، خوردگی و آسیب ناشی از برخورد بارهای تصادفی و محیطی باعث شده است که سازه ها ظرفیت باربری مناسبی در برابر بارهای جدید نداشته باشند و در نتیجه نیاز به بهبود و مقاوم سازی دارند. روش های مرسوم مقاوم سازی را می توان برای تقویت سازه های فولادی با استفاده از روش پوشش ژاکت فولادی استفاده کرد. در این روش با افزایش ظرفیت تحمل بار خمشی، برشی و محوری اعضا می توان اعضای ضعیف را تقویت کرد.

از آنجائی که تیرآهن اصلی ترین بخش سازه های فولادی است بنابراین مقاوم سازی آن از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به دلایل زیادی از جمله عدم ایمنی ساختمان در برابر زلزله ، ساخت طبقات جدید ، تغییر کاربری سازه ، نوسازی بناهای قدیمی ، مقاوم سازی سازه ها مورد توجه مهندسین و طراحان قرار میگیرد. مقاوم سازی ساختمان ها در بخش های ستون ها ، سقف ها ، و فونداسیون انجام میگیرد. در ادامه با تیم آهن فرتاک همراه باشید تا به جزئیات مقاوم سازی با تیرآهن بپردازیم.

–

نقش تیرآهن در مقاوم سازی

همانطور که ذکر کردیم بخش اصلی و مهم در سازه های فولادی تیرآهن ها هستند. تیراهن بارهای فشاری و کششی بنا را به سطح زیرین منتقل میکند. تیرآهن باید انقدر در برابر این بارها مقاوم باشد که دچار کمانش نشود. هر گونه ضعف و آسیب در تیرآهن منجر به آسیب به کل سازه و بنا میشود. امروزه بیشتر سازه ها و اسمانخراش ها از سازه های فولادی تشکیل شده اند و بسیاری از آنها به دلایل زیادی نیاز به مقاوم سازی دارند. مبحث مقاوم سازی با تیرآهن مبحث بسیار گسترده ای است که در این مقاله سعی میکنیم چکیده ای از مهم ترین قسمت های ان را بیان کنیم.

–

دلایل مقاوم سازی تیرآهن

• کمانش کلی و موضعی تیرآهن

تیرآهن از دو قسمت بال و جان تشکیل شده است. در واقع بال و جان تیرآهن طوری طراحی شده است که در مقابل بارهای کششی و فشاری مقاوم باشند. اگر مقاومت تیرآهن در برابر این بارها کم باشد ، تیرآهن دچار کمانش کلی و یا موضعی بال و جان میشود. در کمانش موضعی بال و یا پروفیل اولیه به صورت موضعی میپیچد. در کمانش کلی ، کل سطح مقطع در اثر فشار زیاد ، پیچ میخورد.

• سطح مقطع کم تیرآهن

هنگامی که سطح مقطع تیرآهن نسبت به طول تیر کم باشد تیراهن نسبت به نیروهای جانبی مقاومتش کم میشود و دچار شکستگی و یا پیچش میشود. بنابراین در افزایش طول تیرآهن محدودیت وجود دارد. در غیر اینصورت ، پایداری جانبی تیرآهن کاهش می یابد.

• ضخامت کم تیرآهن

اگر تیرهای موجود در ستون ها و اسکلت ساختمان بیش از حد نازک باشد باعث ترک خوردگی و شکستگی در تیر ها میشود. در این حالت کمانش کلی تیرها باعث ناپایداری در اسکلت ساختمان میشود. از این رو استفاده از تیرهای نازک در اسکلت ساختمان اصولی و مجاز نیست.

• زنگ زدگی و خوردگی تیرآهن

تیرآهن و ورق های فولادی اگر مدت زمان زیادی در معرض اب و رطوبت باشند دچار زنگ زدگی و خوردگی میشوند. پیشنهاد میشود در مناطق مرطوب از ورق های گالوانیزه استفاده شود.

• خستگی

زمانی که فلز در معرض فشارهای مکرر و رفت و برگشتی یا نوسانی قرار بگیرد دچار خستگی میشود. بنابراین در طراحی سازه هائی که در معرض بارهای مکرر و نوسانی هستند باید مسئله خستگی فلز را در نظر گرفت.

–

موارد مقاوم سازی تیرآهن

• باز سازی و ترمیم

هر ساختمانی پس از گذشت چندین سال نیاز به ترمیم و بازسازی دارد. اجزای سازه از جمله ستون ها که محل انتقال بار ساختمان هستند در طی سالیان طولانی دچار ضعف میشوند و نیاز به مقاوم سازی دارند.

• ساخت طبقات جدید

وقتی میخواهیم به طبقات ساختمان اضافه کنیم نیاز است که طبقات زیرین توانائی تحمل بار اضافی را داشته باشند. در این حالت بهتر است در طبقات پائین از تیرآهن های سایز بزرگ تر که مقاوم تر هستند استفاده کنیم. تیرآهنهای سایز 18 و 20 معمولا برای طبقات پائینی مناسب هستند.

–

انواع روش های مقاوم سازی تیرآهن

همانطور که در قسمتهای بالائی این مقاله بیان کردیم در بسیاری از مواقع مانند ایجاد طبقات جدید روی بنا ، ترمیم و بازسازی ، وقوع پدیده خستگی و خرابی های تیرآهن از جمله کمانش کلی یا موضعی نیاز داریم که تیرآهن را برای جلوگیری از آسیب های احتمالی تقویت کنیم. مقاوم سازی معمولا در سازه های باربر که شامل تیرها ، ستون ها ، و اتصالات است انجام میگیرد. در اینجا روش های مقاوم سازی تیرآهن را اشاره میکنیم.

مقاوم سازی تیرآهن با روکش فولادی

در این روش از ورق های فولادی به ضخامت حداقل 3 میلی متر استفاد میکنند. این ورق فولادی بر روی بال تیرآهن قرار میگیرد وعلاوه بر اینکه باعث استحکام بیشتر تیر میشود عاملی در جهت جلوگیری از خوردگی و اکسید شدن سطح تیرآهن میباشد. این ورق ها باعث کاهش کمانش و سخت شدن تیرآهن میشود.

مقاوم سازی تیرآهن با ژاکت بتنی

در این روش دور تا دور تیرآهن را با لایه ای از بتن میپوشانند. این روش بیشتر زمانی که تیراهن دچار زنگ زدگی و یا خوردگی است استفاده میشود. وقتی تیرآهن ها مخصوصا تیرآهن هاش که بیشتر در ستونها کاربرد دارند با این روش تقویت میشوند ، تیرآهن در برابر فشارهای برشی و خمشی ، مقاوم میشود.

مقاوم سازی تیرآهن با سخت کننده ها

در این حالت ورق های فولادی را با فواصل منظم به موازات جان تیرآهن به بال و جان جوش میدهند. با این کار مقاومت برشی تیرآهن افزایش می یابد. در بعضی مواقع از نبشی نیز میتوان برای بالابردن مقاومت برشی تیرآهن استفاده کرد. در این حالت مقاومت خمشی تیر نیز افزایش پیدا میکند.

مقاوم سازی تیرآهن با کامپوزیت FRP

جدیدترین روش مقاوم سازی تیرآهن

فروریختن عناصر سازه در اثر خستگی بسیار پرهزینه است و ممکن است از نظر جانی و خسارت انسانی فاجعه بار باشد. فرآیند خستگی را می توان به عنوان تجمع آسیب در یک منطقه موضعی در نتیجه بارهای چرخه ای تعریف کرد که منجر به تشکیل شکافی می شود که در نهایت در مواد منتشر می شود. هنگامی که یک ترک به اندازه ای رشد می کند که سطح توری برای حمل بار تحمیلی ناکافی باشد، شکستگی سریع رخ می دهد. شکست خستگی تیرهای فولادی یکی از مهمترین مشکلاتی است که بر عمر باقیمانده سازه های فولادی موجود مانند پل ها تأثیر می گذارد. استفاده از کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) برای افزایش استحکام خستگی تیرهای فولادی آسیب دیده، یک تکنیک امیدوارکننده است که جایگزینی جذاب برای رویکردهای سنتی مانند آبکاری فولادی ارائه می دهد.

–

مقاوم سازی پل ها با تیرآهن و FRP

در دهه های اخیر، تقویت اجزای فولادی سازه ها برای مقاوم سازی سازه ضروری شده است. به نظر می رسد تقویت FRP یک جایگزین موثر برای چنین مقاوم سازی است. بررسی ادارات راه آهن اروپا که نزدیک به 220000 پل در سراسر اروپا را پوشش می دهد نشان داده است که تقریباً 22٪ از پل ها با فلز ساخته شده اند. در این میان 28 درصد پل های فلزی بالای 100 سال و 40 درصد بین 50 تا 100 سال قدمت دارند. اداره بزرگراه فدرال وزارت حمل و نقل ایالات متحده، 2005 تخمین زده می شود که از میان تقریباً 200000 پل بزرگراه فلزی در ایالات متحده، حدود 40٪ یا از نظر ساختاری ناقص هستند یا از نظر عملکردی منسوخ شده اند. خرابی بیشتر به دلیل ضربه های تصادفی وسیله نقلیه، بارهای چرخه ای است.

سازه‌های پل که قطارهای متحرک را پشتیبانی می‌کنند تحت تنش‌های زیاد ناشی از ارتعاشات شدید و انحرافات دینامیکی قرار می‌گیرند که به مراتب بیشتر از گذشته است . علاوه بر این، عمر خستگی سازه های فولادی می تواند به طور گسترده ای به دلیل بارهای زلزله کاهش یابد . پلیمر تقویت شده با الیاف دارای مزایای برجسته به عنوان یک ماده ساختاری، از جمله استحکام بالا، خواص ضد خوردگی، و دوام بالا است و قادر به بازگرداندن ظرفیت از دست رفته ساختارهای آسیب دیده است . ورق/نوارهای FRP نیز در تقویت عناصر ساختاری فولادی برای افزایش طول عمر خستگی آنها و کاهش انتشار ترک در صورت جلوگیری از خوردگی گالوانیکی و ایجاد پیوند کافی موثر هستند.

–

روش غیر مستقیم مقاوم سازی تیرآهن

یک روش مقاوم سازی غیر مستقیم تیرآهن وجود دارد که معمولا برای هر جائی قابل اجرا میباشد. این روش به سبک سازی معروف است . در این روش به دو طریق میتوان وزن و بار موجود بر تیرآهن را کاهش داد. یکی اینکه با کم کردن وزن بار روی سازه وزن بار روی تیرآهن را کم کنیم و یکی دیگر اینکه با کاهش وزن اجزاء سازنده سازه این وزن را کم کرد.

در این روش میتوان مثلا به جای تیغه های آجری و سیمانی از پانل های پیش ساخته که وزن کمتری دارند استفاده کرد. این پانل ها بار وزنی کمتری را به سازه وارد میکنند.

همچنین برای سبک سازی میتوان از مصالح سبکی مانند پوکه های معدنی برای ساختن اجزاء مختلف ساختمان استفاده کرد. این مصالح به دلیل وزن سبکی که دارند در کل باعث کاهش وزن دیوارها و یا کف سازی ساختمان میشود.

–

روش های دیگر مقاوم سازی

در قسمتهای بالای این مقاله به توضیح چند روش مقاوم سازی پرداختیم در اینجا به شرح چند مورد دیگر مقاوم سازی تیرآهن میپردازیم:

• مقاوم سازی با بتن مسلح

تیرآهن اگر در معرض آتش و آب قرار گیرد ممکن است آسیب ببیند. در چنین شرایطی نیاز است که تیرآهن را با بتن مسلح تقویت کنیم. در چنین شرایطی که معمولا در پلها و سدها و سازه های سنگین اجرا میشود در اطراف تیرآهن را با لایه ای از بتن مسلح میپوشانند که مقاومت برشی و کمانشی تیرآهن افزایش یابد. این روش باعث صرفه جوئی در ساخت پروژه و مقاوم سازی آن میشود.

• مقاوم سازی با بادبند

بادبند برای مهار فشارهای جانبی و مورب بر روی تیرآهن بسیار موثر است. بادبند به دو روش بتنی و فلزی قابل اجرا میباشد. اتصال بادبند به سازه باید به صورت دقیق و اصولی باشد تا بتواند به طور موثر از فشارهای جانبی تیرآهن بکاهد.

• میراگر

میراگر مانند کمک فنر عمل میکند و باعث میشود لرزش های مستمر و یا موقتی را در تیرآهن به حداقل برساند. این ابزار یک روش تقویتی موثر برای تیرآهن میباشد که بیشتر در ساختمانهای بلند ، پلها ، برجها و پارکینگهای طبقاتی برای دفع فشارهای ناشی از زلزله و انواع لرزش میباشد.

• میله

میله را به جای میلگرد برای مسلح کردن بتن استفاده میکنند. میله میتواند بدون اینکه قابلیت خوردگی داشته باشد ، مقاومت بسیار زیادی را در سازه ایجاد کند.

–

 اهمیت مقاوم سازی تیرآهن

چرا تقویت و مقاوم سازی تیراهن مهم است؟

همانطور که در این مقاله ذکر کردیم تیراهن ابزار و هسته ی اصلی ماندگاری و دوام اسکلت های فلزی میباشد. اگر تیرآهن آسیب ببیند این اسیب به کل سازه و بنا وارد میشود و در نهایت باعث خرابی و نابودی آن بنا میشود. هنگامی که طراحی سازه توسط طراحین و معماران انجام میگیرد انتخاب تیرآهن مناسب از لحاظ قدرت و سایز تیرآهن محاسبه و اجرا میشود ولی در بعضی مواقع چه در حین انجام کار و چه پس از احداث بنا نیاز است که تیراهن تقویت شود.

مقاوم سازی تیرآهن نیاز به تخصص و مهارت زیادی دارد که در صورت اجرای صحیح آن ، فشارهای وارده بر تیرآهن تا حدود زیادی مرتفع میشود و میتوان ایمنی سازه را تضمین کرد.

مواردی که بیشتر مقاوم سازی در انها رایج میباشد یکی در مورد ساختمانهای قدیمی و یکی هم مقاوم سازی در برابر زلزله است.

–

مقاوم سازی ساختمان های قدیمی با تیرآهن

ساختمان های قدیمی یکی از معضلات بافت های شهری میباشد. ساختمان های قدیمی بر اساس قوانین ساخت و ساز گذشته بنا شدند و طبیعتا بعد از گذشت سال ها اسکلت این ساختمان ها فرسوده میشود. در اینگونه موارد اگر نیاز به تخریب کامل نباشد باید نقاط ضعف ساختمان را شناسائی کرد و اقدام به مقاوم سازی آن با تیرآهن کرد. در این صورت میتوانیم ساختمان را از تخریب و نابودی کامل نجات دهیم. البته مقاوم سازی ساختمان های قدیمی بر اساس اینکه اسکلت ساختمان فلزی یا بتنی باشد متفاوت است و روش های خاص خود را دارد. در این روش ها به تقویت ستون ها ، سقف ،دیوار ، و پی ساختمان با استفاده از روش های متفاوت مقاوم سازی میپردازند.

–

مقاوم سازی در برابر زلزله

زمانی که ساختمان در مناطق زلزله خیز قرار دارد این دغدغه وجود دارد که سازه در برابر آسیب های ناشی از زلزله دوام نیاورد و نابود شود. در این موارد برای اینکه صدمات ناشی از زلزله را به حداقل برسانیم باید مقاوم سازی را در راس ضروریات قرار بدهیم. جهت حرکت امواج زلزله کاملا مشخص نمیباشد. بنابراین عملیات مقاوم سازی باید بتواند انرژی ناشی از تمام حرکات طولی ، عرضی ، سطحی و ریلی زلزله را کاملا مهار کند و مانع از انهدام ساختمان شود.

–

 جمع بندی

در پایان به این جمع بندی میرسیم که تیرآهن یکی از اجزاء اصلی و اساسی در ساخت اکثر بناهای امروزی میباشد و انتخاب صحیح و اصولی آن برای هر قسمت از ساختمان در بالابردن سطح کیفی بنا بسیار مهم است. علاوه بر انتخاب صحیح و با کیفیت تیرآهن ، در بسیاری از موارد نیاز داریم برای جلوگیری از صدمات و خسارات جبران ناپذیر اقدام به مقاوم سازی ساختمان یا سازه کنیم. در این موارد تیرآهن را با روشهای متفاوت میتوانیم تقویت کنیم. تقویت تیرآهن در بسیاری از موارد در حین انجام کار صورت میگیرد و در بسیاری از موارد پس از احداث بنا برای ترمیم و یا تغییر کاربری و یا بالا بردن امنیت ساختمان در مقابل زلزله و خطرات محیطی انجام میگیرد.

اگر در مورد خرید تیرآهن باکیفیت و یا مقاوم سازی با تیرآهن سوالی دارید میتوانید با مجموعه آهن فرتاک در تماس باشید. اصلی ترین هدف آهن فرتاک تامین فولاد و آهن آلات مورد نیاز مشتریان خود به صورت بدون واسطه و ارائه مشاوره ای صریح و دلسوزانه به منظور اگاهی کامل مشتریان نسبت به خرید خود میباشد و شعار ما این است که سود پشت اعتبار است.

دیگر خدمات ما

• خرید نبشی
• خرید ناودانی
• خرید مش فولادی
• قوطی پروفیل
• تولید بیس پلیت
• خرید میلگرد آجدار
• فروش پیچ و مهره
• بولت و صفحه
• خرید جک و قالب
• خرید ورق سیاه
• تولید چهار پهلو