مقاوم سازی ساختمان های مصالح بنایی



موضوع:
روش های مقاوم سازی ساختمان های مصالح بنایی
استاد:

گردآورنده:

فهرست مطالب
کلیات……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………1
افزایش سطح پی………………………………………………………………………………………………………………………………………….1
اجرای دستک در زیر پی……………………………………………………………………………………………………………………………..1
کلاف کشی پی ها……………………………………………………………………………………………………………………………………….3
استفاده از بلوکاژ…………………………………………………………………………………………………………………………………………..4
زهکشی ثقلی……………………………………………………………………………………………………………………………………………….6
ایجاد بازشو متعارف……………………………………………………………………………………………………………………………………..7
طوقه چینی و درپوش چاه………………………………………………………………………………………………………………………….11
تعمیر ترک های با عرض بیشتر از 5 میلیمتر……………………………………………………………………………………………14
مصالح………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….16
انواع کمانش تیرآهن سقف……………………………………………………………………………………………………………………….17
تقویت تیر آهن…………………………………………………………………………………………………………………………………………..18
کاهش سربار ها………………………………………………………………………………………………………………………………………….19
بهسازی تیر دارای کمانش غیر الاستیک………………………………………………………………………………………………….21
منبع………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….24

کلیات
با توجه به قدمت علم مهندسی ساختمان و بالا بودن تهدیدات بالقوه و جدی پدیده های طبیعی در ایران شایسته است، پایداری بنا ها در برابر این پدیده ها بیش از پیش مورد توجه قرار گیرد.کیفیت اجرای ضعیف ساختمان ها در کشور بر کسی پوشیده نیست.امروزه طیف گسترده ای از همین سازه ها در ایران وجود دارند که در گذشته نه چندان دور با طرح و اجرایی ضعیف ساخته شده اند.این ساختمان ها با وجود تمام مشکلات و خطر های بالقوه خود محل سکونت بخش عمده ای از هموطنانمان هستند. کیفیت نا مطلوب این بنا ها در حدی است که اکثرا در حالت عادی نیز دچار اختلال در خدمت رسانی می شوند.

تصویر1-عملکرد نا مناسب ساختمان ها در زلزله منجیل
افزایش سطح پی
1. اجرای دستک در زیر پی
اجرای این روش به خصوص در پی های نواری بسیار کاربردی است. بر حسب شرایط دسترسی به اطراف پی و دیوار ، روش های اجرایی این دستکها قابل تغییر است.در صورتی که پی در وسط باشد و از دو طرف به ان دسترسی وجود داشته باشد مراحل اجرای دستک به ترتیب زیر است:
1-سازه نگهبان در طرفین پی با حداقل فاصله ممکن تا منطقه اجرایی ، نصب شود.
2-گودبرداری دو طرف پی تا رسیدن به خاک بستر پی انجام شود.
3-حفاری مرحله ای کانال هایی با ابعاد لازم(محاسبه شده)در زیر پی به طوری که ابعاد ان در دو طرف دیوار متقارن باشد(تصویر) از انجایی که حفاری همزمان این کانال ها باعث کاهش ایمنی سازه می شود، لذا یا به صورت تک تک و یا یکی در میان حفر و سپس پر شوند.
4-مصالح مورد استفاده برای ساخت دستک ها ، بر حسب محدودیت زمانی ، شفته آهک یا بتن آرمه توصیه می شود.در صورت بتنی بودن دستک ، شبکه میلگرد(یک شبکه در بالا و یک شبکه در پایین با میلگرد های بیشتر) آن در محل بافته شود.
5-بتن ریزی با تراکم مناسب انجام می شود، تا کف پی موجود به صورت غوطه ای در بتن قرار گیرد.اجرای این دستک ها بر اساس روش فوق در فواصل معینی خواهد بود ، تا پایداری پی و سازه تامین شود.

شکل 1 -تقویت پی میانی با اجرای دستک
برای افزایش سطح باربری و پیوستگی دستک ها می توان از اتصال عرضی دستک ها یا اجرای شمع در زیر انها استفاده کرد. اجرای شمع ها با سر شمع ذوزنقه ای طره ، در تقویتهای یک طرفه بسیار کارآمد است. روش اجرایی این دستک ها نیز دقیقا مشابه حالت قبل است.(اشکال 2 و3)
در صورت بالا بودن سطح آب زیر زمینی و وجود آب در کانال های حفر شده ، باید داخل کانال ها قبل از بتن ریزی زهکشی شوند. همچنین پوشش سطوح کانال قبل از بتن ریزی با مصالح مناسب آب بند برای جلوگیزی از فرار شیره بتن توصیه می شود.

شکل2 -تقویت پی کناری برای اجرای دستک و کلاف عرضی

شکل3- تقویت پی کناری با اجرای دستک و شمع درجا
2. کلاف کشی پی ها
پی های تکی بدون کلافبه علت عدم یکپارچگی نسبی به یکدیگر در هنگام وارد شدن بار های جانبی و بهره برداری به ترتیب ممکن است ، دچار جابه جایی های افقی و قائم شوند. برای افزایش پایداری سازه در برابر نیرو های جانبی و کنترل نشست ها ، می بایست از متصل کردن پی ها به یکدیگر توسط کلاف(شناژ) استفاده شود. امروزه در پی های نوساز عموما این المان ها اجرا می شوند؛ لیکن در پی های تکی قدیمی عموما این اعضا کاربرد نداشته است. از انجایی که پی ها از نوع بتنی یا شفته آهکی هستند ، می توان با کاشت 4 عدد میلگرد به قطر حداقل 12 با فواصل حداکثر 30سانتی متر، کلاف بتنی جدید را احداث کرد. این کلاف ها برای نیروی کشش ناشی از 10% حداکثر بار محوری ستون ها طراحی می شوند که در افزایش سطح پی ، پخش نیرو های جانبی و کنترل جابه جایی افقی و قائم بسیار موثر می باشند.(شکل 4و 5)

شکل 4-کاشت میلگرد برای اجرای کلاف

شکل 5-تقویت پی تکی با اجرای کلاف
استفاده از بلوکاژ
استفاده از این روش برای رطوبت های با نفوذ کم شدت، می تواند روشی مناسب و کم هزینه باشد. مصالح اصلی مورد نیاز در این روش، سنگ در انواع مختلف دانه بندی ها می باشد که با حداقل دانش فنی قابل اجرا است. مزیت های این روش باعث کاربرد گسترده این نوع کف سازی در اکثر ساختمان ها شده است. این عایق به صورت یک طرفه عمل می کند و احتمال نفوذ رطوبت از بالا به پایین وجود دارد. در حالی که نفوذ رطوبت از پایین به بالا راهی نخواهد داشت . نفوذ رطوبت توسط خاصیت موئینگی و در فضاهای بسیار باریک به وجود می آید. در این روش به علت استفاده از قلوه سنگ و وجود فضا های خالی بین آنها خاصیت موئینگی شکل نگرفته و رطوبت به نقاط مرتفع تر نخواهد رسید. برای تعمیر و عایق کاری کف بر اساس این روش به صورت زیر عمل می شود:
1- ابتدا کف سازی موجود با حداقل تخریب جمع آوری می شود تا در صورت لزوم برای فرش کردن مجدد از موزائیک های دست دوم استفاده شود.
2- به ارتفاع60-50 سانت یمتر و یا بیشتر خاک کف فضاها برداشته می شود، که اصطلاحا خالی کردن کف سازی می شود.
3- در صورت وجود رطوبت زیاد در کف و کرسی چینی باید زمان کافی برای خشک شدن نسبی آن در نظر گرفته شود. در ادامه با استفاده از سنگ های (ترجیحا)رودخانه ای بزرگ ، چیدن رج اول بلوکاژ شروع می شود و با افزایش ارتفاع سنگ ریزی (بلوکاژ) از سنگ های با دانه بندی کوچکتر و به صورت خشک استفاده می شود. د رچیدن سنگ ها وجود فضای خالی بین آنها و عدم جا به جایی سنگ ها ، حائز اهمیت است.(تصویر2)

تصاویر2- اجرای بلوکاژ برای کنترل نفوذ رطوبت در کف سازی
4- پس از تسطیح سطح بلوکاژ ، برای رگلاژ و تثبیت بلوکاژ از حدود 10 سانتی متر بتن استفاده می شود.(تصویر3)

تصویر3- اجرای بلوکاژ برای کنترل نفوذ رطوبت در کف سازی
5- در پایان برای اجرای آخرین لایه کف سازی می توان از موزائیک های سالم جمع شده با مصالح کف سازی مشابه استفاده کرد.
زهکشی ثقلی
در این روش بر حسب نوع زمین و توپوگرافی منطقه از شبکه بندی های مختلفی استفاده می شود. این شبکه بندی ها عموما به دو صورت لوله گذاری و کانال کشی اجرا می شوند.بدین منظور مسیر های فرعی زهکشی در فواصل معین از یکدیگر اجرا و به یک سیستم جمع کننده متصل می شوند. در مورد سازه های کوچک می توان با اجرای یک مسیر زهکشی در اطراف سازه و پایین تر از بستر پی ، عمل زهکشی را انجام داد( شکل6)

شکل 6- کنترل سطح ایستایی با زهکشی ثقلی
نحوه آرایش مسیر های فرعی و اصلی زهکشی ممکن است به صورت شبکه ای (مسیر های فرعی از یک طرف و عمود بر مسیر اصلی) یا شبکه استخوان ماهی(مسیر اصلی در وسط محوطه و مسیر های فرعی با زاویه در پلان) اجرا شوند. عموما این روش ها بر حسب توپو گرافی زمین ، وسعت منطقه و توجیه اقتصادی مناسب انتخاب می شوند.(اشکال7و8)

الف- زهکشی با پلاک شبکه ای ب- زهکشی با پلان اسخوان ماهی
اشکال7 و8- کنترل سطح ایستایی با زهکشی ثقلی

ایجاد بازشو متعارف
کمترین انتظار از تغییرات معماری ، ایجاد بازشو جدید و مسدود کردن بازشو قدیمی است. ایجاد بازشوی جدید در دیوار سازه ای به علت باربر بودن این دیوار ها ، مستلزم به کار گیری روش و دقت خاصی است. به علت مشارکت اجزای دیوار در تحمل بار وارده ، با خارج کردن بخشی از آجر ها این نیرو بین دیگر اجزا پخش ده و با رسیده مصالح به تنش نهایی خود ، دیوار دچار شکست و فرو ریزش کلی می شود. از این رو اجرای گام به گام مراحل پیشنهادی برای ایجاد بازشوهای با هر اندازه و موقعیت در دیوار های باربر توصیه می شود.
* ابتدا موقعیت بازشو را بر روی دیوار خط تراز کرده و اضلاع بازشو دقیقا بر روی دو وجه دیوار ترسیم می شوند. در ضلع فوقانی بازشو حدود 20سانتی متر (3رج) به عنوان فضای تیر نعل درگاهی و قاب بازشو در نظر گرفته و ترسیم می شود. طول محدوده نعل درگاه باید از هر طرف به اندازه حداقل 30سانتی متر به عنوان نشیمن نعل درگاه ، بلند تر از بازشو ترسیم شود. افزایش طول نشیمن نعل درگاه در افزایش باربری تیر نعل درگاه بسیار موثر خواهد بود ؛ زیرا این اتصال موجب افزایش گیرداری دو انتهای تیر می شود. محدوده کنده کاری اضلاع عمودی بازشو با توجه به ضخامت قاب مورد استفاده ، ترسیم و مشخص شود.(اشکال9 و10 )

شکل 9- مکانیابی و ترسیم محدوده کنده کاری بازشو

شکل10- جزئیات الف-الف ترسیم محدوده کنده کاری بازشو
* سازه نگهبان با فاصله ای حدود 1تا 50/1 متر از دیوار مورد نظر نصب می شود.اتصال سازه نگهبان به یکدیگر موجب عملکرد مناسب و یکپارچه آنها در برابر نیرو های وارده است.(شکل11)

شکل11 – اجرا سازه نگهبان
* از عدم وجود تاسیسات برقی و مکانیکی در دو سطح و محدوده بازشو اطمینان حاصل می شود؛ لذا با تراشیدن نازک کاری سطح دیوار در محدوده مشخص شده می توان به این آگاهی رسید.در صورت وجود هرگونه تاسیسات ، با انحراف مناسب آنها محدوده بازشو پاکسازی می شود.(شکل12)

شکل 12- انحراف مسیر تاسیسات برقی و مکانیکی در محل بازشوی جدید
* نعل درگاه بازشو ها می تواند فلزی یا بتنی باشد ، که در کلیه روش های ایجاد بازشو از نعل درگاه فلزی استفاده می شود. کسب مقاومت بتن در طولانی مدت ، عملا استفاده از نعل درگاه بتنی را در این روش ها غیر عمل کرده است.نعل درگاه فلزی مناسب برای دیوار های 35سانتی متری ، شامل دو تیر قلزی Iشکل می باشد که نمره آن بر اساس دهانه و میزان بارگذاری قابل تعیین است. برای عملکرد یکپارچه نعل درگاه ، دو پروفیل با مهار هایی به یکدیگر متصل می شوند. تیر های نعل درگاه با تعبیه چند سوراخ در موقعیت های مشابه ، برای عبور میل مهار ها آماده شود.(شکل13)

شکل13- اماده سازی تیر های نعل درگاه
* محدوده مشخص شده نعل درگاه به اندازه نصف عرض دیوار از یک طرف با دقت و ظرافت تمام کنده می شود؛ به طوری که تیر نعل درگاه به راحتی در ان جای گیرد. سپس یکی از تیر های نعل درگاه را در محل حفر شده به صورت تراز و شاقولی قرار داده و ابتدا با گچ تیز(زودگیر) موقعیت آن تثبیت می شود.
* بعد از تثبیت موقت تیر و کنترل صحت موقعیت آن ، تمام منافذ موجود در بالا و زیر نشیمنگاه تیر با ملات ماسه سیمان و پاره آجر پر و سیمان کاری می شود. به این وسیله تثبیت دائم تیر اول نعل درگاه انجام می شود.(شکل14)
* بعد از گذشت حداقل یک روز و گیرش نسبی تیر جایگذاری شده ، نصف باقی مانده دیوار از طرف دیگر که مقابل تیر اولی است ، کنده می شود.

شکل14 – استقرار تیر اول نعل درگاه در موقعیت
* با نصب تیر دوم نعل درگاه در موقعیت تراز مشابه تیر اول ، اتصال میل مهار های دو تیر به یکدیگر انجام می شود سپس تثبیت دائم تیر دوم مطابق روش های قبلی انجام می شود.(شکل15)

شکل15 – استقرار تیر دوم نعل درگاه در موقعیت
پس از اجرای کامل نعل درگاه و خودگیر آن ، فضای مشخص شده بازشو به تدریج از وسط به طرف کناره ها با رعایت نکات ایمنی تخریب و جمع اوری می شود. لازم است از وارد آوردن ضربات سنگین هنگام تخریب در حاشیه بازشو جدا خودداری شود(شکل16)

شکل16- تخریب فضای بازشو در زیر نعل درگاه
* در نهایت قاب بازشو با تعبیه شلخک های مناسب در محدوده بازشو نصب می شود و پس از جمع آوری سازه نگهبان به ترمیم نازک کاری محدوده فوق پرداخته می شود(شکل17)

شکل17- تعبیه قاب بازشو

شکل 18- تعبیه بازشو و ترمیم نازک کاری ها
طوقه چینی و درپوش چاه
پس از اتمام عملیات حفاری میله و انبار ، مراحل اتصال شبکه فاضلاب به چاه و درپوش گذاری ان انجام می شود که در ادامه این مراحل بررسی می شود:
* محل و ارتفاع لوله های فاضلاب از کف تمام شده مشخص می شوند.
* حدود 5/1 متر پایین تر از کف محیط داخل میله چاه برای طوقه چینی به ضخامت 35 سانتی متر خاک برداری می شود. سپس طوقه چینی با آجر آبدیده و ملات ماسه سیمان به صورت گنبدی انجام می شود. برای گنبدی شدن لازم است هر رج آجر از طوقه هنگام چیدن 2تا3سانتی متر به داخل جمع شود.
* در راس طوقه ، دهانه آن برای نصب گلدان سفالی و یا هر مصالح مقاوم مخروطی شکل دیگری باز نگه داشته می شود . اطراف گلدان با رعایت پیون آجر چینی رج به رج پس نشین چیده می شود.(تصویر4 )

تصویر 4- اجرای طوقه چینی و جایگذاری گلدان
* توصیه می شود برای سهولت کنترل و تخلیه چاه ، از لوله ای حداقل به قطر 15 سانتی متر که به طور مستقیم از داخل طوقه چینی عبور کرده و تا زیر کف سازی به صورت مستقیم ادامه می یابد، استفاده شود. این لوله در زیر کف سازی در پوش گذاری شده و با استفاده از علایمی موقعیت ان روی کف سازی مشخص می شود. وجود این لوله باعث می شود تا در صورت نیاز با برداشت مثلا یک موزائیک در کف سازی به این لوله دسترسی یافت و از چاه بازدید یا برای تخلیه آن از همین مسیر اقدام کرد. در صورت عدم وجود این لوله شاهد تخریب گسترده تر کف سازی ، وجود خطر های احتمالی برداشت درب چاه ، دشواریهای بازدید و ترمیم آن که در مقایسه با هزینه تعبیه این لوله بازدید ، بسیار غیر اقتصادی می باشد.(شکل19)

شکل19- اجرای طوقه چینی و اجرای سر چاه
* فاضلاب خروجی لوله ها نباید روی هم ریزش کنند . ریزش فاضلاب از دهانه تحتانی گلدان به داخل چاه ، باید به نحوی باشد که فاضلاب به ته چاه ریزش کرده و به جداره چاه برخورد نکند تا موجب شستگی بدنه چاه نشود (تصویر5) لوله فاضلاب در موقعیت وسط گلدان و فاصله ای حدود 15 سانتی متر از ته گلدان نصب می شود.سپس ادامه طوقه چینی با رعایت پیوند به شکل استوانه ای تا زیر درپوش پیده می شود.

تصویر5- ورود تاسیسات به گلدانی سر چاه
* در انتهای طوقه چینی ، کلافی بتن آرمه و پیوسته برای نگهداری درپوش بتنی ساخته می شود. این کلاف هم عرض طوقه چینی با مقطع Lشکل می باشد تا در پوش بتنی داخل آن لب به لب بنشیند.
* در پوش بتنی با تعبیه تعدادی دستگیره ، هم تراز با کلاف دور آن ساخته می شود. روی درپوش حدود 5 سانتی متر خاک یا ماسه ریخته می شود تا ملات به درپوش بتنی متصل نشود. درنهایت موزائیک کاری در محدوده در پوش، با نوع یا رنگ مشخصی اجرا می شود تا تشخیص موقعیت سر چاه به راحتی امکان پذیر باشد(تصویر6)

تصویر6- اجرای در پوش بتنی سرچاه و کف سازی
* برای جلوگیری از تجمع گاز های بدبو در لوله ها و پس زدن آن به داخل فضای ساختمان ، از لوله های مجزا به عنوان هواکش که تا مرفتع ترین قسمت ساختمان امتداد یافته استفاده می شود. تهویه این گازها توسط لوله های هدایت آب باران صحیح نیست ، زیرا هنگام بارندگی این مسیر ها مسدود شده و افزایش فشار گاز های بدبو باعث پس زدن گاز ها از مجاری داخل ساختمان می شود. در برخی موارد فشار منجر به حرکت لوله ناودانی PVC به سمت بالا شده است.
تعمیر ترک های با عرض بیشتر از 5 میلیمتر
در تعمیر این ترک ها دو راهکار فوق توصیه می شود؛ اولین راهکار مشابه روش قبلی است و فقط به نسبت عرض ترک ، اندازه ریز دانه دوغاب بزرگتر می شود . روش دوم طی مراحل زیر اجرا می شود:
1- ابتدا نازک کاری تا رسیدن به اجزای بنایی به خوبی تراشیده شده و محدوده ترک خالی می شود.
2- درز ترک به شکل v تراشیده شده و اجزای سست خارج می شود.
3- با فشار هوا تمام منافذ و ترک ها تمیز و گردگیری می شود و سپس توسط آب پر فشار ترک شستشو می شود.
4- ترک ها با ملات ماسه سیمان منبسط شونده به نسبت 3 به 1 تا عمق ممکن از دو طرف سیمان کاری می شوند.
5- توری های از جنس گالوانیزه با قطر 5/1 تا 2 میلیمتر و ابعاد چشمه حدود 25 میلیمتر بر روی ترک قرار داده می شود ؛ به طوری که حداقل 15سانتی متر اطراف ترک را پوشش دهند ، فاصله توری از دیوار حدود 5/1 سانتی متر مناسب است.
6- اتصال این توری به دیوار در موقعیت مورد نظر با میخ های گالوانیزه به قطر حدود 5میلیمتر و طول حدود 10سانت یمتر انجام می شود. بهتر است این میخ ها در بند های آجر و به صورت مورب کوبیده شوند. در صورتی که ضربات کوبش میخ باعث سستی بیشتر دیوار شود باید از سوراخ کاری و کاشت میخ با گروت استفاده شود.(تصویر7)

تصویر7- نحوه اتصال شبکه فلزی با فاصله از دیوار
7- اجرای شاتکریت روی این شبکه حداقل به ضخامت 5/1 سانتی متر و با مصالح ماسه سیمان و افزودنی منبسط شونده ، به نسبت 3به1 انجام می شود(تصویر 8)

تصویر8- اجرای شاتکریت به ضخامت 4-5 سانتی متر
انجام این روش ممکن است به صورت موضعی یا کلی بر روی ترک انجام شود در حالت کلی تمام سطح ترک با توری پوشانیده و ترمیم می شود. در حالت موضعی از وصله های توری به صورت عمود بر ترک استفاده می شود و لازم نیست کل سطح ترک توسط توری پوشیده شود.(شکل 20)

شکل20- تعمیر ترک با استفاده از پوشش توری عمود بر ترک
بر اساس تحقیقات صورت گرفته این روش اهداف مرمت دیوار را تامین می کند. در این حالت فواصل قرار گیری شبکه ها از یکدیگر حدود 20سانتی متر می باشد(تصویر9)

تصویر9- تعمیر موضعی ترک با استفاده از پوشش توری عمود بر ترک

مصالح
* نما باید قابلیت تحمل شرایط اقلیمی خاص هر منطقه را داشته باشد و حتی المقدور از مصالح سبک وزن باشد.
* نما باید به گونه ای انتخاب و اجرا شود که بروز اشکالاتی در ان (مانند ترک خوردگی) موجب آسیب دیدن سطح زیر کار به ویژه اجزای سازه ای نشود.
* اجرای نماهای مجزا پس از تکمیل سطح زیر کار یا سفت کاری انجام شود.
* وجود هرگونه آلودگی و گرد و غبار در پشت سنگ از اتصال مناسب سنگ با دوغاب سیمان جلوگیری می کند.این مورد تقریبا در تمام سنگ ها وجود دارد زیرا هنگام برش سطح آنها به گرد سنگ آغشته شده و می باید قبل از استفاده شسته و از هر نوع مواد خارجی زدوده شود.(تصویر10)

تصویر10- سقوط سنگ به علت اجرای ضعیف و اتصال نامناسب
* دوغاب باید شامل سیمان مناسب (در هوای سرد استفاده از سیمان پوزالانی مجاز نیست) مصالح سنگی (ترجیحا ماسه شسته) و آب باشد.ماده چسباننده در دوغاب باید سیمان ، آهک یا هر دو باشد . آب دوغاب باید به اندازه ای باشد که هنگام دوغاب ریزی اجزای تشکیل دهنده ان از یکدیگر جدا نشود.
* دوغاب سیمان باید در کمترین زمان ممکن بعد از اختلاط ، مورد مصرف قرار گیرد . استفاده از دوغاب سیمانی که سیمان ان گیرش را آغاز کرده و سخت شده مجاز نیست به هر حال نباید از دوغابی که از شروع اختلاط ان 5/1 ساعت گذشته است استفاده شود.مقاومت فشاری دوغاب نباید از 14 مگا پاسکال کمتر باشد و لازم است از یخ زدن دوغاب سیمانی حداقل تا 24 ساعت پس از اجرا جلوگیری شود.
* ریختن هرگونه مصالح خشک جهت گیرش سریعتر دوغاب حتی سیمان مجاز نمی باشد.این عمل برای افزایش سرعت کار انجام شده لیکن کیفیت اجرایی را به شدت کاهش می دهد. این کار باعث خودگیری ناقص دوغاب شده و خلل و فرج بسیاری در پشت سنگ به وجود می آورد. در نتیجه اتصال سنگ به سازه ضعیف شده و بعد از مدتی سنگ جدا می شود.
انواع کمانش تیرآهن سقف
عملکرد تیرآهن های سقف طاق ضربی به صورت دو سر مفصل است؛ لذا بیشترین لنگر و خیز را در وسط دهانه خود تجربه می کند . کمانش در تیرهای سقف طاق ضربی به دو صورت رخ می دهد:1- کمانش ارتجاعی 2- کمانش غیر ارتجاعی. کمانش ارتجاعی که در محدوده عملکرد خطی فولاد قرار دارد عموما تحت بارگذاری های زنده یا دینامیکی به وجود می آید و تغییر شکل مقطع در همان محدوه ارتجاعی باقی مانده و بعد از بار برداری به حالت قبل باز می گردد . در بسیاری از سقف های طاق ضربی که هنگام راه رفتن سریع روی آن لرزش و ارتعاش سقف احساس می شود در واقع شاهد تغییر شکل تیر در محدوه ارتجاعی آن هستیم.(شکل21)

شکل21- نمودار لنگر خمشی و تغییر مکان تیر سقف طاق ضربی
کمانش غیر ارتجاعی عموما ناشی از بارگذاری بیش از ظرفیت تیر و عدم رعایت ضوابط این سقف ها ایجاد می شود. در صورت بارگذای دائم بیش از ظرفیت فولاد ، شاهد تغییر شکل ماندگار در تیر به صورت کمانش خواهیم بود. در این حالت مقاطعی از تیر به طور پیوسته در حال جاری شدن است و ظرفیت باربری تیر به سرعت در حال کاهش است ، زیرا سربار تیر ثابت بوده در حالی که مقطع موثر تیر در حال کاهش است. در صورت عدم بازتوزیع نیروها در سیستم و کنترل خیز تیر سریعا دچار تخریب می شود. در اکثر مواقع به علت گیرداری دو سر تیر یا پخش سربار به اعضای دیگر ، تخریب سقف به سرعت انجام نشده و مجالی برای مرمت و بهسازی این تیر وجود خواهد داشت(شکل22)

شکل22 – نمودار کمانش ارتجاعی و غی ارتجاعی تیر
تقویت تیر آهن
تقویت تیر آهن یکی از متداول ترین روش های کنترل تغییر شکل است این روش به صورت موضعی و طی مراحل زیر قابل اجراست.
* نازک کاری زیر تیر برداشته می شود سپس بنابر روش تقویت تیر ممکن است نیاز به برداشت کف سازی و قوس آجری سقف د راطراف تیر به صورت کلی یا موضعی باشد.
* سازه نگهبان در زیر تیر در فواصل حداکثر دو متری اجرا می شود؛ به علت استفاده از روش جوشکاری برای بهسازی تیر و گرم شدن مقاطعی از تیر ، وجود این سازه نگهبان بسیار ضروری است . گرم کردن تیری که در زیر بار سرویس قرار دارد به هیچ وجه مجاز نبوده و باعث تغییر شکل زیاد تیر می شود. شمع های مورد استفاده باید فلزی و از نوع تنظیم شونده باشند. با نصب اصولی شمع ها و تنظیم انها خیز منفی نیز در تیر ایجاد می شود.
* برای افزایش ظرفیت خمشی تیر لازم است ممان اینرسی تیر در وسط دهانه افزایش یابد لذا با اضافه کردن تسمه یا میلگرد در زیر بار تیر در محدوه دو سوم طول دهانه تیر در وسط تقویت انجام شود. تسمه مورد استفاده باید کم عرض تر از بال تیر باشد.تا فضای لازم جوشکاری وجود داشته باشد. در این حالت ضخامت تسمه افزایش یافته و باعث افزایش ضخامت نازک کاری در زیر سقف می شود. این افزایش حجم مصالح متناضرا باعث افزایش بارگذاری تیر می شود. برای جلوگیری از این مورد می توان از تسمه های با عرض بیشتر از بال تیر و ضخامت کمتر استفاده کرد و با استفاده از جوش های انگشتانه و یا مشابه آن تسمه در زیر بال تیر نصب کرد.در صورت وجود فضای دسترسی از اطراف ، می توان جوش سرتاسری از بالا نیز اجرا نمود. اجرای منقطع جوش در دو طرف بال از احتمال بروز پیچیدگی تیر پیشگیری می کند(اشکال23)

الف: جزئیات مقطع تقویتی
اشکال23 – موقیعت تقویت تیرآهن سقف
* برای جلوگیری از افزایش ضخامت نازک کاری در زیر سقف می توان از میلگرد گذاری در داخل بال نیز استفاده کرد . اگر چه سطح مقطع فولاد مصرفی بیشتر از حالت قبل شده و موجب تخریب بیشتر سقف نیز می شود.
* پس از اجرای تقویت تیر مقاطع سقف با پوشش ضد زنگ آغشته می شوند.
* در محل های تخریب قوس آجری با رعایت قوس و استفاده زا ملات گچ و خاک و آجر های مشابه ارجا می شود. سپس با دوغاب روی قوس پوشانده شده تا خلل و فرج احتمالی پر شده و باعث یکپارچگی سقف شود.
* کف سازی بر حسب مشخصات قبلی با رعایت ضوابط و همپوشانیهای لازم با مصالح قبلی به دقت انجام می شود. این مورد به خصوص در مورد ترمیم کف سازی بام ، حائز اهمیت است.
* جک ها به ارامی باز شده از محل خارج می شوند.
* اندود نازک کاری مشابه سطوح موجود همباد و یکنواخت انجام می شود. به طوری که پس از خشک شدن و نقاشی ، محل فوق قابل تشخیص نباشد.برای جلوگیری از مشخص شدن رد تیر از زیر ، توری گالوانیزه برای اتصال بهتر نازک کاری با تیر استفاده میشود.
کاهش سربار ها
کاهش بار های ثقلی از دیگر موارد کنترل و کاهش کمانش الاستیک تیر است. استفاده از مصالح سبک یا انتقال بارهای وارده به مسیر های دیگر به عنوان راهکاری انجام می شود. وجود دیوار های غیر سازه ای یکی از مهمترین بارگذاری های ثقلی محسوب می شود.که با اجرای تمهیدات خاصی می توان مسیر بارگذاری این اجزا را بدون جابجایی انها تغییر داد. یکی از روش های ساده و اقتصادی این روش در ادامه بررسی می شود.
* در مواردی که روی تیر و اطراف ان تیغه ای اجرا شده است می توان با تخریب و اجرای قوس در پایین دیوار ، بار آن را به انتهای تیر منتقل کرد و از تمرکز بار بر وسط تیر جلوگیری کرد. در دیوار غیر سازه ای موجود ، ابتدا چند رج از پایین دیوار به صورت قوس به آرامی تخریب و خارج می شود.(اشکال23 و24)

شکل 23- موقعیت دیوار غیر سازه ای روی تیر

شکل 24- تخریب پای دیوار به صورت قوسی
* با خشکه چینی آجر یا ماسه خشک، قوسی دو درصد در زیر دیوار ایجاد می شود تا قالبی برای اجرای قوس آجری زیر دیوار باشد. روی قالب با ملات گچ تا زیر دیوار به صورت یک رج قوسی چیده می شود.بعد از خودگیری قوس آجری ، ماسه یا اجر های خشکه چینی شده که به منظور قابل قوس به کار رفته بود خارج می شود و فضای خالی به وجود آمده با مصالح سبک و با کمترین اتصال با دیوار ، اجرا و نازک کاری دیوار ترمیم می شود. در این حالت وزن دیوار به پاشنه های کناری منتقل می شود و اتصال دیوار با قسمت وسط دهانه تیر جدا شده و باری در این بخش به تیر منتقل نمی شود. از طرفی مولفه افقی ناشی از ایجاد این قوس به تیر منتقل شده و به دیوار های وارد نخواهد شد.(شکل25)

شکل25- اجرای قوس زیر تیغه داخلی برای کاهش بار ثقلی تیر
بهسازی تیر دارای کمانش غیر الاستیک
با افزایش سربار های تیر بیش از ظرفیت ارتجاعی ان شاهد تغییر شکل ماندگار تیر خواهیم بود. در این حالت تیر تا رسیدن به حالت تعادل و پایدار تغییر شکل پلاستیک می دهد. این تغییر شکل به صورت خیز یکنواخت در تیز ظاهر می شود(تصویر10 و11 ). برای اصلاح و بهسازی این نوع کمانش مراحل اجرایی زیر توصیه می شود:

تصویر10- آسیب دیدگی تیر های سقف در اثر سقوط مصالح

تصویر11- آسیب دیدگی تیر های سقف در اثر سقوط مصالح
* سازه نگهبان در زیر تیر در فواصل حداکثر دو متری اجرا می شود تا وضعیت موجود موقتا تثبیت شود . در محل اتصال شمع ها با کف و سقف باید از الوار چوبی مناسب استفاده شود تا پخش بار به صورت یکنواخت و بدون آسیب های موضعی انجام شود. شمع های زیر تیر باید از نوع تنظیم شونده بوده و توان باربری لازم را داشته باشند.(شکل26)

شکل26-اجرای سازه نگهبان با شمع های فزی تنظیم شونده
* نازک کاری محدوده تیر تراشیده شده و بر اساس میزان تغییر شکل و نوع تقویت تیر ، کفسازی و قوس آجری سقف منتهی به تیر به صورت کلی یا موضعی تخریب و جمع آوری می شود.
* در اکثر موراد نیاز به تخریب کلی قوس های سقف نیست ؛ لذا تیر ها در معرض کمانش جانبی هنگام ترمیم نیستند؛ لیکن در صورت جمع اوری کل قوس ها برای پیشگیری از اعوجاج بیشتر تیرآهن ها و کمانش جانبی هنگام بارگذاری و برگشت تیر به حالت اولیه با نظر دستگاه نظارت ، تیرآهن ها توسط تسمه یا میلگرد از بالا و پایین به یکدیگر جوش می شوند تا مهار جانبی لازم آنها تامین شود.(شکل27)

شکل27 – اتصال تیر آهن ها برای تامین مهار جانبی قبل از ترمیم
* با وارد کردن نیروی نقطه ای در وسط تیر ، خیر مثبت موجود تیر به خیز منفی تغییر داده می شود باید توجه داشت که قبل از بارگذاری شمع از بلند نشدن دو سر تیر اطمینان حاصل شود(شکل28). در صورت عدم اتصال مناسب دو سر تیر در دیوار ، لازم است قبل از هر کاری با تسمه کشی مناسب ، تیر مورد ترمیم به دیوار زیر خود متصل شود تا وزن کل دیوار مانع از بلند شدن دیوار هنگام جک شدن وسط تیر شود(شکل29)

شکل28- اتصال مناسب دو سر تیر در دیوار

شکل29 – اتصال مناسب دو سر تیر در دیوار با استفاده از تسمه کشی
* برای برگرداندن تیر به حالت اولیه از یک جک قوی در وسط تیر استفاده می شود . استفاده از جک های دارای قفل برگشت بهتر از انواع دیگر است تا در صورت بروز مشکل و در رفتن جک ، تیر به جای اول باز نگردد. در هر حال دو نفر همواره وظیفه سفت کردن شمع های تنظیمی زیر تیر در طرفین جک اصلی را هنگام بالا بردن تیر بر عهده خواهند داشت. نصب جک و دستک های رابط آن با تیرآهن و کف باید شاقولی و تراز باشند. همچنین در کف سازی از الوار های پهن برای کنترل نشست جک استفاده می شود. در صورت نیاز از شاسی کشی فولادی نیز می توان به عنوان زیر سازی موقت جک استفاده کرد.(شکل30)

شکل30- اتصال مناسب دو سر تیر در دیوار
* بعد از تثبیت دو سر تیر جک به آرامی بارگذاری می شود تا تیر به حالت تراز در آید.بارگذاری تیر تا ایجاد خیز منفی در وسط تیر ادامه می یابد. در صورت امکان با گرم کردن تیر می توان این روند را تسریع کرد. سپس با استفاده از تسمه یا مقاطع دیگر، بال پایین تیر اهن همانند روش های ذکر شده قبلی تقویت شود و در نهایت سقف مرمت می شود.
* برای کاهش بار های ثقلی وارده در محدوده تیر لازم است سقف با مصالح سبک بازسازی شود. همچنین در صورت وجود دیوار غیر سازه ای در محدوده تیرآهن مورد نظر لازم است با اجرای قوس در زیر دیوار بر اساس روش بهسازی تیر دارای کمانش غیر الاستیک به بازسازی دیوار پرداخته شود.

منبع:
حمید رضا فرشچی ، مقدمه ای بر مرمت و بهسازی ساختمان های مصالح بنایی ،تابستان 1388 ، چاپ اول
ب