مقاوم سازی دیوار برشی بتنی

در مهندسی سازه، سیستم‌های باربر جانبی نقش بسیار مهمی در حفظ پایداری و انسجام ساختمان‌ها در برابر زلزله و نیروهای مخرب باد دارند. دیوارهای برشی که دارای سه نوع بتنی، فولادی و مصالح بنایی هستند، می‌توانند در برابر این نیروها مقاومت کرده و نقش مهمی برای انتقال این نیروها به فونداسیون داشته باشند. با وجود اینکه سه نوع دیوار برشی در مهندسی ساختمان وجود دارد، در این مقاله قصد داریم در مورد مقاوم سازی دیوار برشی بتنی و دلایل آن صحبت کنیم. این دیوارها به علت داشتن شکل پذیری مناسبی و ظرفیت باربری فوق‌العاده، قابل استفاده در بسیاری از پروژه‌های مسکونی، تجاری و صنعتی هستند؛ اما گاهی اوقات به علت افزایش بار مرده و یا مداخلات مهندسی در سازه، مقاومت این دیوارها کاهش می‌یابد و نیاز به تقویت آن هاست.

چرا باید دیوار برشی بتنی را مقاوم سازی کنیم؟ 5 دلیل مهم

زمانی مقاوم سازی دیوار برشی بتنی اهمیت پیدا می‌کند که این دیوار دیگر قادر به تحمل بارهای وارد شده به خود نباشد. علت ضعیف شدن دیوار برشی بتنی می‌تواند مربوط به مشکلات قبل از اجرا، حین اجرا و بعد از اجرای دیوارها باشد. حتی در برخی از موارد تنها تغییرات و بروزرسانی آیین نامه‌های ساختمان نیاز به تقویت دیوار برشی بتنی را افزایش می‌دهند. در ادامه به 5 علت مهم ضعیف شدن دیوارهای برشی و نیاز به مقاوم سازی آن‌ها، اشاره می‌کنیم:

1. تغییر و بروزرسانی آیین نامه‌های ساختمان

پس از وقوع زلزله‌های بزرگ و بررسی رفتار سازه‌ها، آیین‌نامه‌های طراحی (مانند استاندارد ۲۸۰۰ ایران یا ACI) دستخوش تغییرات و بازنگری‌های بنیادین شده است. در بسیاری از موارد، ضریب اهمیت سازه، نحوه طراحی و ضوابط مربوط به شکل پذیری در آیین نامه‌های جدید، سخت گیرانه‌تر می‌شوند و لازم است که تقویت دیوار برشی بتنی بر اساس آیین نامه‌های جدید انجام شود.

2. تغییر کاربری ساختمان و افزایش بار وارده بر دیوار برشی بتنی

تغییر کاربری ساختمان منجر به افزایش چشمگیر بارهای زنده و مرده وارد بر سازه می‌شود. اضافه کردن طبقات جدید به سازه موجود، باعث افزایش بارهای ثقلی شده و این موضوع احتمال واژگونی و خطر هنگام زلزله را افزایش می‌دهد. در این شرایط باید هنگام مقاوم سازی ساختمان در برابر زلزله، دیوار برشی نیز به خوبی تقویت گردد تا بتواند در برابر بارهای جدید، مقاومت خوبی از خود نشان دهد.

3. عدم رعایت ضوابط اجرایی دیوار برشی

بسیاری از ضعف‌های سازه‌ای، ریشه در مرحله اجرا دارند. بتن ریزی نامناسب و یا عدم ویبره و عمل آوری صحیح، باعث کرموشدگی و تخلخل بیش از حد در بتن می‌شود. در این شرایط استفاده از بتن با نسبت آب به سیمان بالا نیز می‌تواند ضعف جدی در دیوار برشی بتنی ایجاد کند. مقاوم سازی دیوار برشی بتنی در این حالت، باعث می‌شود تا ضعف دیوار در برابر بارهای جانبی به حداقل برسد.

4. خطا در طراحی دیوار برشی بتنی

گاهی اوقات ضعف سیستم باربر جانبی به اشتباهات محاسباتی در زمان طراحی باز می‌گردد. مدلسازی نادرست در نرم افزارهای مهندسی، در نظر نگرفتن اثرات پیچش در پلان و محاسبه اشتباه سختی، همگی می‌توانند منجر به بروز مشکل در دیوارهای برشی شوند. در این شرایط تقویت دیوار برشی بتنی، تنها راه برای جبران این کمبودها محسوب می‌شود.

5. خرابی بتن و آرماتور دیوار برشی

عوامل محیطی و گذشت زمان از مخرب‌ترین دشمنان برای دیوار برشی هستند. در صورتی که یون کلر، سولفات‌ها و یخ زدگی در بتن ایجاد شود، می‌تواند منجر به زنگ زدگی میلگرد و خوردگی آرماتورها شده و افزایش حجم میلگرد را به همراه داشته باشد. آسیب‌های ناشی از خوردگی میلگرد و آرماتور، سطح مقطع موثر فولاد و چسبندگی بین بتن و میلگرد را کاهش می‌دهد و نیاز به مقاوم سازی دیوار برشی را دو چندان خواهد کرد.

4 روش کاربردی برای ترمیم و مقاوم سازی دیوار برشی بتنی

برای مقاوم سازی دیوار برشی بتنی، چندین روش کاربردی وجود دارند که بسته به نیاز پروژه و بودجه کارفرما، می‌توان از هر یک از آن‌ها کمک گرفت. این روش‌ها ظرفیت دیوارهای برشی را در برابر بارهای وارده افزایش می‌دهند و مانع از تخریب دیوار به ویژه هنگام زلزله و آسیب‌های مشابه خواهند شد.

• مقاوم سازی دیوار برشی بتنی به روش FRP
• تقویت دیوار برشی به روش ژاکت بتنی
• افزایش ظرفیت باربری دیوار برشی با اضافه نمودن ورق فولادی
• تعمیر دیوار برشی به صورت موضعی با ملات ترمیم بتنی

مقاوم سازی دیوار برشی بتنی به روش FRP

یکی از بهترین روش‌های مقاوم سازی ساختمان بتنی، استفاده از FRP است. پلیمرهای مسلح شده با الیاف (Fiber Reinforced Polymers) که به اختصار FRP نامیده می‌شوند می‌توانند باعث افزایش ظرفیت برشی خارج از صفحه و داخل صفحه دیوارها و کنترل ترک‌های آن‌ها شوند. در این روش از ترکیب الیاف کربن و ژل اپوکسی FRP و یا ورق و لمینت کربن به همراه خمیر اپوکسی استفاده می‌شود. البته از دیدگاه مهندسان، بهتر است که تقویت دیوار برشی بتنی با ترکیب ورق و لمینت کربن و خمیر اپوکسی اجرا شود تا نیاز کمتری به چسب FRP باشد.

برای مقاوم سازی با FRP، در ابتدا سطح دیوار برشی پاکسازی شده تا آماده اجرای خمیر اپوکسی باشد. سپس الیاف کربن به خمیر اپوکسی آغشته و روی دیوار قرار می‌گیرند. بلافاصله با غلتک روی لمینت کربن کشیده می‌شود تا کاملا به خمیر آغشته شود. سپس می‌توان یک لایه دیگر خمیر اپوکسی را روی لمینت کربن اجرا کرد تا کاملا در آن مدفون شود. این روش برای ترمیم بتن و جلوگیری از ترک خوردگی‌های احتمالی نیز موثر است.

افزایش ظرفیت باربری دیوار برشی با اضافه نمودن ورق فولادی

برای تقویت دیوار برشی بتنی، یک روش دیگر اضافه کردن ورق فولادی است که معمولا با ژاکت فولادی نیز شناخته می‌شود. بدین منظور می‌توان از ورق‌هایی با ضخامت پایین و بالا استفاده کرد. در صورت نیاز به تقویت دیوار برشی با ورق‌هایی با ضخامت کم، امکان استفاده از رزین اپوکسی برای چسباندن آن وجود دارد. این روش برای جبران ضعف‌های جزئی تا متوسط بسیار کاربردی است.

با این حال، در پروژه‌هایی که نیروهای وارده به دیوار زیاد است، اجرای ورق فولادی نازک کافی نیست. اگر نیاز به استفاده از ورقه‌هایی با ضخامت بیشتر باشد، می‌توان از پیچ و بول‌های مهاری برای انتقال برش استفاده کرد. البته در این حالت نیز بهتر است که ابتدا ورق فولادی با چسب اپوکسی چسباندن شود. سپس پیچ‌ها به صورت میانگذار یا کاشته شده، مورد استفاده قرار گیرند.

نکته مهم برای تقویت دیوار برشی بتنی با ورق فولادی، نیاز به مضرس کردن دیوار بتنی قبل از اجراست تا چسبندگی ورق‌های فولادی افزایش پیدا کند. به علاوه در پروژه‌هایی که احتمال زنگ زدگی ورق‌های فولادی وجود داشته باشد، می‌توان از مواد ضدزنگ برای ایجاد یک پوشش روی آن استفاده کرد. در نهایت فاصله و چیدمان قرار گرفتن ورق‌های فولادی باید پس از بررسی ضعف‌های مهندسی و تعیین نیازهای دیوار برشی، در نظر گرفته شوند.

تقویت دیوار برشی به روش ژاکت بتنی

روش ژاکت بتنی (Concrete Jacketing) یکی دیگر از روش‌های مقاوم سازی دیوار برشی است که می‌تواند وزن و ضخامت بیشتری را به دیوار ببخشد. در این روش یک لایه جدید از میلگرد و بتن به هر یک یا دو وجه دیوار برشی اضافه می‌شود تا با افزایش ضخامت دیوار، مشکلاتی مانند خوردگی و میلگرد آرماتور جبران شوند.

در روش مقاوم سازی دیوار برشی با ژاکت بتنی، ابتدا سطح بتن قدیمی مضرس و زبر می‌شود تا پیوستگی لازم ایجاد گردد. سپس با استفاده از تکنیک کاشت آرماتور، شبکه‌ای از میلگردهای جدید به بتن قدیم متصل می‌شود. پس از آرماتوربندی شبکه جدید، با استفاده از قالب بندی و بتن ریزی، بتن در محل جدید و برای افزایش ضخامت دیوار اجرا می‌شود. کاربرد اصلی ژاکت بتنی در دیوارهای برشی، افزایش سطح مقطع دیوار، بالا بردن ممان اینرسی مقطع و افزایش ظرفیت تحمل بارهای لرزه‌ای است.

تعمیر دیوار برشی به صورت موضعی با ملات ترمیم بتنی

همه آسیب‌های وارد شده به دیوار برشی نیازمند طراحی المان‌های مقاوم ساز جدید مانند فولاد یا ژاکت بتنی نیستند. در بسیاری از مواقع، آسیب‌ها محلی و ناشی از استهلاک یا خطای اجرایی هستند که موجب کرمو شدگی بتن، بتن با میلگرد نمایان و خورده شده، خردشدگی در اثر فشار و یا ترک خوردگی می‌شوند. در این شرایط، به جای اینکه نیاز به مقاوم سازی دیوار برشی به طور کامل باشد؛ می‌توان تعمیر را به صورت موضعی با ملات‌های ترمیم بتنی انجام داد.

انواع ملات ترمیم بتن پایه اپوکسی و پایه سیمانی حاوی الیاف پلیمری و مواد منبسط‌کننده بدون انقباض وجود دارند که متناسب با شرایط پروژه، ابعاد آسیب و نیاز به مقاومت‌های مکانیکی خاص، می‌توان از هر کدام استفاده کرد. برای اجرای صحیح این روش، ابتدا باید قسمت‌های سست و آسیب دیده بتن تا رسیدن به یک سطح سالم و سخت تراشیده شود. اگر آرماتورها دچار زنگ زدگی شده‌اند، ابتدا باید کاملا تمیز و سپس با مواد ضد زنگ و پرایمر پوشش داده شوند. در نهایت برای مقاوم سازی دیوار بتنی می‌توان از ملات‌های ترمیمی مناسب در نواحی آسیب دیده استفاده کرد.

قیمت اجرای مقاوم سازی دیوار برشی بتنی چقدر است؟

یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های کارفرمایان و مالکان پروژه‌ها، برآورد هزینه‌های مربوط به مقاوم سازی ساختمان است. به طور کلی، هزینه مقاوم سازی دیوار برشی یک عدد ثابت نیست و بسته به شرایط پروژه و روش انتخابی، متفاوت است. ضمن اینکه شدت آسیب نیز روی میزان مصالح و پیچیدگی اجرایی تاثیرگذارند. از جمله مهم‌ترین عوامل موثر روی هزینه تقویت دیوار برشی عبارتند از:

• انجام تست‌های تخصصی مورد نیاز برای تشخیص وضعیت دیوار برشی بتنی: برای تشخیص وضعیت دیوار برشی بتنی باید یک سری آزمایش ‌ها مانند آزمایش‌های مخرب و غیرمخرب (NDT)، اسکن میلگرد، تست اولتراسونیک، چکش اشمیت و مغزه گیری برای تعیین مقاومت واقعی بتن انجام شوند.
• طراحی مقاوم سازی دیوار برشی مطابق آیین نامه: هزینه مهندسی و مدلسازی نرم افزاری دقیق توسط مهندسین محاسب برای ارائه طرحی که هم از نظر فنی ایمن و هم از نظر اقتصادی بهینه باشد، مشخص می‌شود.
• اجرای طرح مقاوم سازی دیوار برشی: این هزینه‌ها شامل هزینه‌های مربوط به تامین متریال مانند FRP، رزین، چسب، میلگرد، بتن، ورق‌های فولادی هستند که بسته به روش انتخابی، متفاوت‌اند. همچنین دستمزد نیروهای اجرایی متخصص، نصب داربست و تجهیز کارگاه برای تقویت دیوار برشی بتنی، همگی روی هزینه نهایی تاثیر می‌گذارند.

نیاز به استعلام قیمت دقیق دارید؟ برای استعلام قیمت مقاوم سازی دیوار برشی مهم است که ابتدا نوع دیوار و علت ضعف آن مشخص شود تا در نهایت روش مناسب برای تقویت، انتخاب گردد. برای استعلام قیمت دقیق‌تر این فرآیند می‌توانید با کارشناسان شرکت سازین در ارتباط باشید.

انتخاب بهترین روش ترمیم و مقاوم سازی دیوار برشی

مقاوم سازی دیوار برشی تاثیر به سزایی در مقاومت کلی ساختمان در برابر زلزله و بارهای وارده دارد. بنابراین، این کار باید با حساسیت بالا و پس از انجام محاسبات مهندسی انجام شود. تنها مهندسان متخصص می‌توانند پس از انجام محاسبات، مقاوم سازی دیوار برشی را به صورت تخصصی انجام دهند. در واقع، هیچ روشی به عنوان بهترین روش برای مقاوم سازی همه ساختمان‌ها وجود ندارد و انتخاب روش مناسب باید بر اساس نیاز هر پروژه و شرایط آن، انجام شود.

کارشناسان مقاوم سازی سازین بر اساس نوع سازه، میزان آسیب و شرایط پروژه، بهترین روش تقویت دیوار برشی بتنی را از میان روش‌های ارائه شده جدول زیر در نظر می‌گیرند. بنابراین، به علت تخصصی بودن صفر تا صد این فرآیند، حتما از متخصصان و افراد باتجربه کمک بگیرید.

مشاوره تخصصی طرح  و اجرای مقاوم سازی دیوار برشی بتنی

در صورت تغییر کاربری ساختمان، مشاهده آسیب‌های فیزیکی در دیوار برشی و تغییرات آیین نامه، مقاوم سازی دیوار برشی یکی از اقدامات مهم و کلیدی است که نباید از آن چشم پوشی کنید. تقویت دیوار برشی بتنی با روش‌های ذکر شده قابل انجام است تا در نهایت مقاومت دیوار در برابر زلزله و نیروهای باد افزایش پیدا کند. در مجموعه مقاوم سازی سازین، بهترین مهندسان و تجهیزات نرم افزاری گردهم آمده‌اند تا امکان تحلیل سازه‌های ضعف و بتن کم مقاومت و انتخاب بهترین روش بهسازی لرزه‌ای را فراهم کنند.

جهت دریافت مشاوره تخصصی، ارزیابی اولیه سازه و استعلام هزینه‌های مربوط به طرح و اجرای مقاوم سازی دیوار برشی بتنی، همین امروز با کارشناسان متخصص مقاوم سازی سازین تماس حاصل فرمایید تا ایمنی مورد انتظار به ساختمان شما بازگردد.