تست های آسیب شناسی سازه جهت مقاوم سازی ، کل یا قسمتی از یک سازه بتنی مانند تیرها، فونداسیون ها، ستون ها، سقف ها، دیوارهای برشی و غیره به دلایل مختلف از جمله خطاهای طراحی، خطاهای اجرا، عمر طولانی سازه، تغییر کاربری سازه، تغییر در سازه، و افزایش طبقات.حوادث غیر مترقبه مانند زلزله، شرایط محیطی نیاز به تعمیر و مقاوم سازی دارند.   امروزه روش ها و استانداردهای مختلفی هم در داخل و هم در سطح بین المللی برای تقویت و افزایش استحکام سازه وجود دارد. هر یک از این روش ها دارای مزایا و معایبی هستند که در شرایط پروژه خاص موثر هستند.   در حال حاضر با توجه به هزینه های بالای تخریب و بازسازی سازه، روند مقاوم سازی، تعمیر و بهسازی سازه رو به افزایش است. در واقع با هزینه کمتر می توان به کارایی، استحکام و ایمنی لازم و یا حتی بالاتر دست یافت. البته اگر آسیب ها و نقص های موجود به درستی شناسایی و درک نشود، غیرممکن است.   به همین دلیل در بازدید حضوری سازه، آزمایشات آسیب شناسی سازه شامل آزمایشات غیر مخرب، نیمه مخرب و مخرب بر روی سازه انجام می شود که علت آسیب (در مرحله طراحی و مرحله اجرا) را مشخص می کند. ). اجزاء و دستیابی به روشهای مناسب برای تعمیر و بهبود سازه.  

تست بصری

قبل از تست پاتولوژی سازه، اولین و رایج ترین روش آسیب شناسی، انجام بازدید چشمی داخل و خارج سازه بود. وقتی وارد ساختمان می شویم و مسائل سازه ای را درک نمی کنیم، در مرحله اول بازدید چشم انجام می دهیم.   اولین علامت درها و پنجره هایی است که باید بررسی شوند. یعنی اگر هنگام باز و بسته شدن آنها مشکلی پیش بیاید یا چارچوب در تغییر شکل داده باشد، این اولین نشانه فرورفتن ساختمان است. دلایل دیگر عبارتند از ترک های غیر قابل توضیح در شیشه پنجره و چارچوب درب، و کاشی های کف اشاره کرد.   بهتر است پس از بررسی درب ها و پنجره های طبقات پایین بازرسی چشمی را شروع کنید. در طبقات پایین، ترک های موجود را بررسی کنیم و محل آنها را مشخص کنیم.   ترک 45 درجه ای نشانه فرورفتگی ساختمان و نیروی برشی زیاد در اتصال تیر به ستون است که باعث ایجاد ترک می شود. اگر این ایراد را روی یک تیر دیدیم به این معنی است که فقط همان اتصال مشکل دارد اما اگر فرورفتگی در چهار طرف باشد یا در یک جهت ترک های 45 درجه وجود داشته باشد به این معنی است که دهانه کاملاً از پایین فرو می رود.   مورد بعدی مشاهده ترک وسط سقف است. این به این دلیل است که بار روی سقف بیشتر از ظرفیت خمشی آن است. ترک های ستون نیز نشان دهنده فشار بیش از حد بر ستون مورد نیاز است.   وضعیت ذکر شده ترک های سازه ای است، اما می توان بررسی کرد که آیا ترک هایی در عناصر غیر سازه ای وجود دارد که ناشی از خطاهای اجرا و مواد بی کیفیت استفاده شده است.   اما اگر متوجه شدیم که پی مشکل دارد، خصوصیات ژئوتکنیکی خاک را بررسی می کنیم. با تقسیم مقاومت فشاری خاک بر سطح مقطع خاک، تنش را محاسبه می کنیم، اگر مقدار محاسبه شده  بیشتر از تنش خاک مجاز باشد، به این معنی است که ساختمان مشکل دارد.   نوع دیگر بازرسی بصری بررسی ظاهر بتن است. سطح بتن را مشاهده می کنیم، اگر سنگدانه های بتن به خصوص ذرات ریز آن بسیار آشکار باشد، رگه هایی ایجاد شده بود یا رنگ بعضی جاها از رنگ سیمان روشن تر باشد، نشان دهنده جدا شدگیی است که ناشی از نسبت آب بالا.   اما اگر بتن رنگ آن با رنگ خاک یکی باشد یعنی ارزش شن و ماسه ماده مورد استفاده کم است و بتن حاوی مقدار زیادی خاک است.در نهایت اگر بتن شبیه یک خاک یا بصورت لانه زنبوری باشد ، بتن خیلی سفت یا سست است.

آزمایش پاتولوژیک

مرحله بعدی پس از بازدید چشم، تست پاتولوژیک است. این آزمایش ها به دو دسته زیر تقسیم می شوند.  

1.     تست غیر مخرب (NDT)
2.     تست مخرب (DT)

 

تست های غیر مخرب

 

چکش اشمیت

  کیفیت، یکنواختی و مقاومت فشاری بتن را می توان با استفاده از چکش اشمیت بدست آورد. این دستگاه کم دقت ترین تست موجود است، بنابراین چندین بار تکرار می شود تا میزان مقاومت سازه در جایی که رنج مقاومت سازه است دریافت شود. در چکش اشمیت جرمی به فنر متصل می شود که با کشیدن فنر به نقطه خاصی انرژی ثابتی را فراهم می کند.   دستگاه به سطح نزدیک می شود و با برخورد به دیوار آزاد می شود. جرم تحت تاثیر انعکاس میله چکش قرار می گیرد (هنوز در تماس با سطح بتن) مسافتی که جرم طی می کند به صورت درصدی از انبساط اولیه فنر بیان می شود که به آن عدد بازتاب می گویند که نشان دهنده مقاومت فشاری است.  

تست اولتراسونیک

  در این روش دستگاه در فاصله معینی از سطح قرار می گیرد، زمان عبور موج مورد نیاز اندازه گیری می شود و سپس سرعت موج محاسبه می شود. میزان سرعت موج در بتن اگر مقدار بدست آمده با آزمایش خارج از این محدوده باشد نشان دهنده وجود مشکل در بتن است.   با استفاده از V و ​​ضریب پواسون مدول الاستیسیته دینامیکی را بدست می آوریم که از آن می توان مقاومت فشاری و کیفیت بتن را بدست آورد. در این روش هر چه سرعت موج بیشتر باشد، کیفیت بتن بهتر است. در ناحیه ای که تجهیزات اولتراسونیک معیوب بود، ترک های حساسی پیدا کردیم که باید با دقت تعمیر شوند.  

 کاور متری

  در این روش میله های فولادی مدفون شده در بتن را اسکن می کنیم و در نهایت محل و قطر  و تعداد میلگردهای فولادی را نشان می دهد.  

آزمایش مخرب

 

تست بیرون کشیدگی

  یک زائده را به سطح بتن بچسبانید، دستگاهی را به آن بچسبانید و سپس کشش دهید تا یک بار کششی عمودی بدون انحراف از محور ایجاد شود که نشان دهنده مقاومت کششی بتن است. تنش کششی در این آزمایش محل گسیختگی و بزرگی تنش گسیختگی را نیز تعیین می کند. نکته اینجاست که این آزمایش نیمه مخرب بوده و در واقع باعث آسیب سطحی شده است.

 

آزمایش مغزه گیری

  تست توسط تسمه ورودی انجام می شود که سطح را سوراخ می کند و مانند مته وارد می شود که معمولاً عمق 50 سانتی متری در کارهای ساختمانی را بر عهده دارد و مناسب است.   در اکثر سازه ها 15 درصد مقاومت مشخصه بتن حد مجاز است یعنی اگر مقاومت فشاری کمتر از این مقدار باشد سازه دچار مشکل شده و نیاز به مقاوم سازی دارد.   اولین مرحله این تست مدلسازی است می خواهیم بدانیم یک سازه سالم چه مقاومتی دارد از سه قسمت استخراج می کنیم و با استفاده از نرم افزار SAP یا Etabs اعداد به دست آمده را مدل سازی می کنیم. ثانیاً در حین کار مرمت، یک نمونه کوچکتر ترمیم ساختیم و آن را آزمایش کردیم. بنابراین می توان از این تست برای آنالیز اولیه و کنترل نهایی استفاده کرد.  

روش FRP یکی از جدید ترین روشهای مقاوم سازی

  FRP چیست؟ این مخفف پلیمر یا پلاستیک تقویت شده با الیاف است. "FRP یک ماده کامپوزیت متشکل از دو قسمت الیاف یا الیاف تقویت کننده است که توسط یک ماتریس رزین پلیمری احاطه شده است." الیاف تشکیل دهنده می توانند در یک یا دو جهت بر یکدیگر عمود باشند.   به طور کلی FRP به دو صورت وجود دارد: ورق FRP متعامد یا شبه همسانگرد است، یعنی مدول الاستیک آن در جهت فیبر با مدول الاستیک در جهت عمود بر آن متفاوت است. پوشش‌های FRP عمدتاً برای بهبود رفتار سازه‌های موجود یا تعمیر سازه‌های موجود که در اثر خستگی، خوردگی، سایش و غیره آسیب دیده‌اند، استفاده می‌شوند. پوشش به قسمت بیرونی عضو بتنی می چسبد.   نسبت وزن به مقاومت این مصالح 50 برابر بتن و 18 برابر فولاد است. انواع متداول کامپوزیت های پلیمری FRP در مهندسی عمران شامل فیبر کربن CFRP، الیاف شیشه GFRP و الیاف آرامید است. از مزایای کامپوزیت های پلیمری FRP می توان به وزن سبک، انعطاف پذیری بالا، جابجایی آسان، عملکرد سریع، برش به قطعات مورد نیاز، اجرای آسان و امکان تقویت خارجی اشاره کرد و از معایب آن می توان به آسیب پذیری در برابر آتش اشاره کرد. ".   دوام بالا، وزن سبک، استحکام مشخصه و مدول بالای نمونه های خاص، مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر شرایط و ترکیبات محیطی، نفوذناپذیری مغناطیسی، مقاومت در برابر ضربه، ضخامت کم، حمل آسان به دلیل وزن سبک، دال اجرای ساده و عقلانیت اقتصادی استفاده می شود. تقویت و تعمیر پل ها و سایر پروژه های سنگین که یکی از مزایای استفاده از FRP در سازه های بتن مسلح می باشد.   به طور کلی، عملکرد یک ماده کامپوزیت به عوامل مختلفی بستگی دارد، مانند مواد تشکیل دهنده آن، نسبت مواد تشکیل دهنده، ظرفیت باربری الیاف یا الیاف تقویت کننده و نحوه قرارگیری آنها و همچنین رفتار اتصال قطعات عملکرد الیاف تقویت کننده نیز تحت تأثیر عواملی مانند جهت الیاف، طول و شکل الیاف، ترکیب با ماتریس و رزین و چسبندگی بین این دو و مواد الیافی است.  

مزایای استفاده از FRP:

 

•     تبدیل FRP سریعتر از سایر روشهای تبدیل رایج است.
•     تبدیل FRP به تجهیزات کارگاهی زیادی نیاز ندارد.
•     تبدیل FRP اقتصادی تر از سایر روش های تبدیل است.
•     تقویت FRP نیازی به عملیات توسعه، نگهداری یا حفاظت خاصی ندارد.
•     آرماتور FRP نیازی به توقف کار در سازه ندارد و اعضای آرماتور را می توان در مدت زمان کوتاهی تعمیر کرد.
•     انجام اصلاح FRP برای عایق مغناطیسی و الکتریکی در مناطق حساس به امواج مغناطیسی و الکتریکی توصیه می شود.
•     در تبدیل FRP، نرخ خوردگی صفر است.

 

روش کاربرد و تقویت FRP در ساختمان

  قبل از انجام هر عملیاتی، میلگردهای فولادی که در اثر افتادن پوشش بتنی در معرض دید قرار گرفته اند باید تمیز شده و سطح آن ساییده شود. قبل از روش نصب FRP، این قسمت از بتن باید تعمیر شود. سطح ناهموار بتن را ابتدا باید با ملات تعمیری ترمیم کرد و سپس با سمباده سمباده زد.   هنگام اجرای الیاف باید پارامترهایی مانند عرض، جهت و تعداد لایه های الیاف در نظر گرفته شود. قیچی با دندانه های ظریف باید با چاقو و قیچی به اندازه لازم بریده شود. در حین نصب ابتدا باید الیاف فایبرگلاس را با رزین اپوکسی آغشته کرد و سپس ژل اپوکسی را روی سطح بتن زده و سپس عملیات لایه بندی آغاز می شود. الیاف FRP معمولاً حاوی روکش هایی هستند که پس از چسباندن به سطح آنها را ازیکدیگر جدا می کنیم و الیاف متصل به سطح را مجدداً با غلتک در رزین اپوکسی آغشته می کنیم.   لازم به ذکر است در صورتی که ضخامت مورد نیاز لایه کامپوزیت بیشتر باشد می توان با نظر کارشناسان مربوطه این عمل را روی لایه اول تکرار کرد. عملیات نصب باید جهت رشته های مواد FRP را دنبال کند که از وسط ورق شروع شده و به انتهای ورق ختم شود تا از ایجاد حباب هوا جلوگیری شود. پس از صاف کردن سطح فیبر با دست، از یک غلتک دستی کوچک استفاده کنید تا آن را روی سطح پلاستیک تقویت شده با الیاف شیشه محکم کنید.

 

در مقایسه با روش مقاوم سازی سنتی، مزایای استفاده از روش جدید FRP چیست؟

  در مقایسه با مصالح سنتی مانند بتن و فولاد، فیبر FRP وزن سبکی دارد و وزن سازه را به میزان قابل توجهی افزایش نمی دهد. ضخامت این الیاف کم است، بنابراین فضای خالی را اشغال نمی کنند و در زیبایی ساختمان اختلال ایجاد نمی کنند و در روش های سنتی مانند ژاکت های بتنی، که فضای زیادی را اشغال کنند این اتفاق نمی افتد.   علاوه بر این، الیاف FRP نسبت به بتن و مواد فولادی سنتی استحکام کششی بالاتری دارد و می تواند در برابر خوردگی، اسید، چرخه حرارتی و سایر شرایط محیطی مقاومت کند.  

در مقایسه با روش ساتن، چرا استفاده از الیاف FRP افزایش می یابد؟

  از آنجایی که ویژگی های مختلف الیاف FRP عملکرد تبدیل را بهبود می بخشد، افزایش خروجی این الیاف باعث کاهش قیمت این مواد می شود. علاوه بر این، سهولت در حمل و نقل و اجرا، عدم تداخل در عملیات در حین اجرا و کاهش زمان فرآیند اصلاح از دیگر ویژگی هایی است که این مواد را برای اصلاح اضافه می کند.   کلام آخر امروزه ساخت و ساز از اولویت های نیاز انسانهاست از طرفی ساختمان هاس قدیمی نیاز مند تست و مقاوم سازی ساختمان است که روش های مختلفی دارد و امروزه قابل توجه بسیاری از مهندسین میباشد