بخشی از مقاله
چکیده
بازسازي و مقاوم سازي ستونهاي بتن آرمه به دلایلی مانند تغییر کاربري و یا نیاز به بهبود مقاومت و شکل پذیري سازه در برابر زلزله ضروري است. اثرات غیر خطی در بتن مسلح در هنگام وقوع زلزله از یک سري مکانیزم هایی شامل شکست بتنی و ترك خوردن آن،کمانش آرماتورها و...نتیجه میشود.براي افزایش مقاومت خمشی و انعطاف پذیري و مقاومت برشی ستونها میتوان از روش ژاکت بتنی استفاده کرد . یعنی استفاده از یک لایه اضافی بتن مسلح با میلگردهاي طولی و خاموت هاي بسته که در این مقاله در مورد این روش توضیح خواهیم داد.
کلمات کلیدي : مقاوم سازي ، بتن آرمه ، سازه ، ژاکت بتنی ، بتن مسلح
١
مقدمه
مقصود از ژاکت بتنی ، استفاده از یک لایه اضافی بتن مسلح با میلگردهاي طولی و خاموت هاي بسته که بصورت ژاکت دور ستون قرار می گیرد ، می باشد . ژاکت بتنی بسته به شرایط می تواند دور تا دور ستون یا در یک وجه یا چند وجه ستون اجرا شود.
می توان با استفاده از وصله آرماتورهاي ژاکت به آرماتورهاي فونداسیون ، با طول مهاري کافی ، به افزایش مقاومت خمشی ستون کمک کرد .
٢
موارد کاربرد
-1 محصورکردن بتن
-2 افزایش مقاومت برشی
-3 افزایش مقاومت خمشی
۴- افزایش سختی جانبی
-5 اصلاح اتصالات در قابها
حداقل مشخصات براي ژاکتهاي بتنی
(1 مقاومت مصالح جدید باید برابر و یا بیشتر از مقاومت مصالح موجود باشد. (2 حداقل ضخامت ژاکت بتنی 10 سانتی متر می باشد.
3( براي ستون هایی که به آرماتور طولی اضافی احتیاج ندارند ، استفاده از 4 آرماتور طولی به قطر 12 میلی متر و خاموت هایی به قطر 8 میلی متر ضروریست.
(4 فاصله محور به محور خاموت ها نباید از 20 سانتی متر تجاوز نماید.
٣
روش هاي اجراي ژاکت بتنی
(1 سطح خارجی بتنی ستون ناسالم بایستی کاملا تراشیده شود و تمیز شود و تمام بتن هاي سست و لق از ستون اصلی جدا گردد.
(2 میلگردهاي طولی در فونداسیون وسقف باید مهار شده و به صورت پیوسته از داخل سقف ها عبور داده شود.
٤
(3 قراردادن خاموت هاي اضافی و ایجاد خراش روي ستون اصلی و استفاده از وسیله هاي اتصال بین سطح بتنی
ستون و ژاکت.
٥
روش هاي اتصال
الف) جوش آرماتورهاي وصله شده به یکدیگر
٦
ب) سوراخ کردن ستون اصلی در این روش براي مهار بیشتر آرماتورهاي طولی با استفاده از دریل در محل نقطه چین سوراخ ایجاد کرده با استفاده
از خاموت آرماتورهاي طولی ژاکت را به هم متصل می کنند.
٧
ج) جوش دو انتهاي تنگهاي ژاکت
(4 اضافه کردن بتن جدید
جهت کاهش ضخامت بتن ژاکت مواد زیر به کار می روند : -1 بتن پر مقاومت (HSC)
-2 بتن با عملکرد بالا (HPC)
* یکی از روشهاي اضافه کردن بتن استفاده از شاتکریت است که به یکپارچه شدن بین ستون اصلی و ژاکت کمک می کند و تاثیر زیادي دارد.
٨
لازم به ذکر است می توان با انجام یکسري اقداماتی که در زیر خلاصه شده است،کارایی این روش را
بهبود بخشید :
الف) استفاده از میلگرد اتصال خمیده جهت اتصال آرماتورهاي ژاکت به آرماتورهاي طولی ستون اصلی.
ب) قرار دادن میلگرد اتصال در سطح بین ستون و ژاکت.
ج) جوش انتهاي خاموت هاي ژاکت به یکدیگر تا عدم عملکرد لرزه اي اجتناب ناپذیر سازه ها را جبران کند.
د) بررسی وضعیت عملکرد مصالح ژاکت و ریختن شاتکریت بتن و یا بتن درجا در شرایط کاري مانند شرایط بد آب و هوایی و وضعیت محیطی نامطلوب مثل: زیر پلها
آزمایشات
Rodriguez & park E.julio
Vandoros et al
Vandoros et al
آزمایش روي پنج نمونه ستون که سه تا از آنها بهسازي شده بودند و ژاکت بتنی در شرایط مختلف دور بتن اجرا شده بود انجام گرفت.
شرایط اجرا
الف) نحوه اجراي بتن ژاکت ب) وجود میلگردهاي اتصال
ج) وجود آرماتورهاي کمر خمیده (جهت اتصال آرماتوهاي طولی بتن قدیم به آرماتورهاي طولی بتن جدید)
د) جوشکاري دو انتهاي خاموت ها
مشخصات نمونه آزمایش شده
N و = E اتصال بین ژاکت و بتن قدیمی ضعیف شده و آسیب هاي زیادي به سمت ژاکت توسعه پیدا کرده است .
٩
= W قلاب خاموت ها به دلیل جوشکاري نکردن باز شده و آرماتورهاي طولی دچار کمانش شدند. نهایتاً آرماتورهاي طولی پاره شده است .
= N ترکهاي موازي آرماتورهاي طولی نشان دهنده ي نبود چسبندگی کافی بین آرماتورهاي طولی و بتن ژاکت می باشد . جدایی ژاکت از بتن قدیمی باعث محدود شدن تمام خرابی ها در ژاکت شده بود . در حالیکه بتن قدیمی سالم مانده بود .
= E این نمونه مجهز به میلگردهاي اتصال بود و وضعیت چسبندگی ژاکت به بتن قدیمی بهتر از نمونه N بود و افزایش مقاومت جانبی 12 درصدي در مقایسه با نمونه N به وجود آمد .
= W در این نمونه شامل چسبندگی خوبی بین ژاکت و بتن قدیمی بودیم . این به دلیل اجراي بتن ژاکت به صورت شاتکریت بود . در حالی که نمونه هاي N و E به صورت بتن درجا اجرا شده بودند .
منحنی بار-تغییر مکان الف) نمونه اولیه ب) نمونه مقاوم سازي شده استفاده از ژاکت بتنی تاثیر بسیار خوبی در افزایش مقاومت و ظرفیت استهلاك انرژي ستونهاي بتن آرمه نسبت به ستون اولیه می شود.
محاسبات طراحی
طراحی ژاکتهاي بتنی براي مقاوم سازي ستون هاي دایره جهت افزایش انعطاف پذیري:
براي طراحی آرماتورهاي عرضی براي ستونهاي جدید داریم:
: D’ قطر خاموت حلقوي داخل ژاکت بتنی
