مقاوم‌سازی ساختمان با ژاکت بتنی
با گذشت زمان و تغییرات در کاربری و بارگذاری ساختمان‌ها، نیاز به مقاوم‌سازی سازه‌ها بیش از پیش احساس می‌شود. یکی از روش‌های مؤثر و پرکاربرد برای افزایش مقاومت و دوام سازه‌ها، استفاده از ژاکت بتنی است. ژاکت بتنی به‌عنوان یک روکش مقاوم، بر روی اعضای سازه‌ای مانند ستون‌ها، تیرها و دیوارهای برشی اجرا می‌شود و با افزایش مقاومت خمشی، برشی و شکل‌پذیری این اعضا، ایمنی و عملکرد سازه را بهبود می‌بخشد.
در این مقاله به بررسی جامع ژاکت بتنی، کاربردهای آن در مقاوم‌سازی سازه‌ها و مراحل اجرای آن خواهیم پرداخت. همچنین این روش را با دیگر روش‌های جایگزین بررسی کرده و به شما کمک خواهیم کرد تا با آگاهی کامل، برای مقاوم‌سازی سازه خود بهترین تصمیم را اتخاذ کنید.
اما بیایید قبل از هر چیزی، یک نمونه از مقاوم‌سازی ساختمان با ژاکت بتنی را با همدیگر ببینیم. در زیر دو تصویر نشان داده شده است که اولی، مربوط به قبل از اجرای ژاکت بتنی و دومی، مربوط به بعد از آن است.
ژاکت بتنی چیست؟
ژاکت بتنی یا همان کاور بتنی از لایه‌هایی از بتن، میلگردهای طولی و خاموت‌های بسته تشکیل شده است. این روکش بتنی، با افزایش مقاومت برشی و خمشی ستون و یا تیر، شکل‌پذیری آن‌را بهبود می‌بخشد. یکی از رایج‌ترین کاربردهای ژاکت بتنی، مقاوم‌سازی فونداسیون و دیوارهای برشی ساختمان‌ها است. بسته به شرایط موجود، اجرای ژاکت بتنی می‌تواند دور تا دور ستون یا تیر و یا تنها در بخشی از آن انجام شود.
در روش مقاوم‌سازی ساختمان با ژاکت بتنی، با افزودن میلگردهای اصلی و بتن‌ریزی مجدد، می‌توان اعضای سازه‌ای ضعیف مانند تیر، ستون، دیوار برشی و حتی فونداسیون را مقاوم‌سازی کرد. هدف از این روش، افزایش مقاومت اعضای ضعیف سازه می‌باشد.
کاربرد ژاکت بتنی
مقاوم‌سازی ساختمان با ژاکت بتنی، روشی مؤثر برای افزایش مقاومت خمشی و برشی اجزای سازه‌ای مانند ستون‌ها و تیرها است. با محصور کردن کامل یا جزئی این اعضا توسط یک لایه بتن مسلح، می‌توان مقاومت اتصالات سازه‌ای در قاب‌ها را بهبود بخشید. این روش به‌ویژه در تقویت ستون‌ها از یک یا چند وجه و پوشش تیرها از سه یا چهار وجه کاربرد گسترده ای دارد.
اجرای ژاکت بتنی
در روش سنتی اجرای ژاکت بتنی، پیش از نصب قالب در اطراف عضو سازه‌ای، میلگردهای جدید با استفاده از چسب کاشت به عضو موجود متصل می‌شوند. سپس بتن‌ریزی با ضخامتی معمولا بیش‌از 10 سانتی‌متر انجام می‌شود تا آرایش میلگردها حفظ شده و از ایجاد حفره‌های هوا جلوگیری شود.
در مقابل، روش شاتکریت امکان اجرای لایه‌های نازک‌تر ژاکت بتنی با ضخامت کمتر از 5 سانتی‌متر را فراهم می‌کند، هرچند ضخامت‌های بیشتر مانند 7.5 سانتی‌متر برای پوشش کامل آرماتورها و ایجاد فاصله کافی بین آرماتورهای جدید و عضو موجود معمول‌تر است.
در ادامه، مراحل اجرای ژاکت بتنی را بررسی خواهیم کرد.
آماده‌سازی و مضرس‌کاری سطح بتن قدیمی
برای اجرای موفق مقاوم‌سازی ساختمان با ژاکت بتنی، آماده‌سازی دقیق سطح عضو موجود از اهمیت بالایی برخوردار است. پیش از بتن‌ریزی، لازم است بتن زیرین کاملا تمیز شده و با مضرس‌کاری (ایجاد زبری) روی سطح بتن و با کاشت میلگرد، اتصال محکمی بین بتن جدید و قدیمی ایجاد شود. عملیات مضرس‌کاری را می‌توانید در شکل بالا مشاهده نمایید.
اتصال میلگردها و آرایش آرماتور در اتصال تیر به ستون
اتصالات تیر به ستون به‌عنوان اجزای حساس و بحرانی سازه، نیازمند توجه ویژه‌ای در اجرای ژاکت بتنی هستند. برای اتصال میلگردهای طولی بین طبقات، ایجاد سوراخ‌هایی در دال بتنی الزامی است.
همچنین، در تیرهای مجاور نیز سوراخ‌هایی به‌صورت عمودی ایجاد می‌شود و در نهایت برای نصب خاموت‌ها در سطح تیر لازم است که سوراخ‌های متعددی ایجاد شود ، در تصویر بالا اتصال میلگردها در انتهای ژاکت بین طبقات و آرایش آرماتورها در اتصال تیر و ستون را مشاهده کنید.
پیوستگی ژاکت بتنی تا پی موجود
برای جلوگیری از تداخل سختی بین ژاکت بتنی و عضو موجود، ژاکت باید به‌طور کامل دور تا دور عضو را پوشش دهد. به‌همین دلیل، اجرای ژاکت بتنی در ستون‌ها نباید در سطح همکف متوقف شود و باید تا جایی ادامه یابد که میلگردهای طولی جدید به فونداسیون ساختمان توسط کاشت میلگرد متصل گردد.
ژاکت بتنی چه ویژگی‌هایی باید داشته باشد؟
بر اساس آیین‌نامه بتن ایران (آبا)، برای اجرای صحیح ژاکت و روکش‌های بتنی، باید به ضوابط و استانداردهای مشخص شده در این آیین‌نامه توجه ویژه‌ای داشت. برخی از مهم‌ترین این ضوابط عبارتند از:
- مقاومت فشاری: حداقل مقاومت فشاری بتن جدیدی که برای ژاکت استفاده می‌شود باید برابر یا بیشتر از مقاومت بتن موجود باشد. همچنین لایه بیرونی ژاکت یا همان کاور بتنی باید حداقل مقاومت فشاری 5 مگاپاسکال را داشته باشد.
- ضخامت کاور: ضخامت لایه بیرونی ژاکت یا همان کاور بتنی نباید کمتر از 100 میلی‌متر باشد. این ضخامت به‌منظور حفاظت از میلگردها و افزایش مقاومت کلی ژاکت در نظر گرفته می‌شود.
- آرماتوربندی ستون‌ها: اگر ستون‌ها به آرماتورهای اضافی نیاز نداشته باشند، می‌توان از میلگردهای طولی با قطر 6 میلی‌متر استفاده کرد که با خاموت‌های 8 میلی‌متری محصور می‌شوند.
- قطر خاموت‌ها: حداقل قطر خاموت‌ها 8 میلی‌متر و حداکثر آن 14 میلی‌متر است.
- زاویه خم خاموت‌ها: خاموت‌ها باید با زاویه خم 135 درجه در اطراف میلگردهای طولی قرار بگیرند تا اتصال محکمی بین آن‌ها ایجاد شود.
ژاکت بتنی تیر
یکی از روش‌های مؤثر برای تقویت تیرهای بتنی و جلوگیری از تغییر شکل بیش‌ازحد آن‌ها، استفاده از ژاکت بتنی است. در این روش، با افزودن یک لایه بتن مسلح به اطراف تیر، مقاومت کششی و برشی آن در 3 یا 4 وجه افزایش می‌یابد.
با این حال، اجرای ژاکت بتنی بر روی تیرها، به‌دلیل افزایش وزن و ابعاد آن‌ها می‌تواند مشکلاتی را نیز به همراه داشته باشد. بنابراین پیش از اجرای ژاکت، لازم است از مقاومت کافی ستون‌ها برای تحمل وزن جدید تیر اطمینان حاصل شود. درصورتی‌که ستون‌ها توانایی تحمل بار اضافی را نداشته باشند، باید از روش‌های دیگری برای مقاوم‌سازی تیرها استفاده کرد.
طراحی ژاکت بتنی؛ مدل‌سازی، تحلیل و کنترل
مدل‌سازی ژاکت‌های بتنی (غیر یکنواخت) در نرم‌افزارهای تحلیل سازه‌ای با استفاده از چند فرض ساده، به آسانی انجام می‌شود:
- بخش بتنی جدید یا همان ژاکت بتنی، با بتن قدیمی به خوبی ترکیب می‌شود و به‌عنوان یک عضو واحد عمل می‌کند. بنابراین می‌توانیم فرض‌کنیم که این عضو ترکیبی، مانند یک تیر ساده عمل کرده و تغییر شکل‌های آن‌را با استفاده از تئوری‌های ساده تیرها مانند تئوری اویلر-برنولی محاسبه کنیم.
- فرض می‌کنیم که کل بار محوری وارد شده بر روی ستون به‌طور مشترک توسط قسمت قدیمی و جدید (ژاکت بتنی) تحمل می‌شود. یعنی هیچ بخشی از بار تنها بر روی قسمت قدیمی یا جدید متمرکز نمی‌شود.
- درصورتی‌که نتوانیم رفتار جداگانه بین بتن قدیمی و جدید را به‌طور دقیق مدل‌سازی کنیم، کل عضو را به‌عنوان یک عنصر با خواص متوسط در نظر می‌گیریم. به‌عبارت دیگر، فرض می‌کنیم که خواص بتن در کل عضو، یکسان است.
برای محاسبه نهایی عضو تقویت‌شده، ظرفیت‌های خمشی و برشی قسمت‌های جدید و قدیمی با هم جمع می‌شوند؛ اما به‌دلیل احتمال عدم پیوند کامل بین بتن قدیمی و جدید، یک ضریب کاهش برای این ظرفیت‌ها در نظر گرفته می‌شود. به‌عنوان 8 مثال در آیین‌نامه اروپایی (EC8)، ظرفیت برشی کل عضو 10 درصد کاهش می‌یابد.
یکی از چالش‌های اصلی در مقاوم‌سازی ساختمان با ژاکت بتنی، ایجاد اتصالی قوی بین بتن جدید و قدیمی است تا انتقال نیرو به‌خوبی انجام شود. از آنجایی که کاشت میلگرد به‌عنوان یک راه‌حل مناسب برای ایجاد این اتصال و تحمل نیروهای برشی در سطح مشترک دو بتن مطرح می‌شود.
تفاوت ژاکت بتنی و الیاف FRP
در مقایسه با روش ژاکت بتنی، مقاوم‌سازی با FRP مزایای متعددی دارد. در این روش نه‌تنها بار مرده سازه افزایش پیدا نمی‌کند، بلکه نیازی به تجهیزات سنگین و تخریب بخش‌هایی از سازه نیز نخواهید داشت. همچنین اجرای FRP بسیار ساده‌تر و سریع‌تر از ژاکت بتنی می‌باشد.
علاوه‌بر این‌ها، مقاوم‌سازی با FRP نسبت به روش سنتی ژاکت بتنی از نظر اقتصادی به صرفه‌تر است. هزینه‌های مواد اولیه و اجرای FRP به طور قابل‌توجهی کمتر بوده و در نتیجه، هزینه کلی پروژه حتی در مواردی تا 60 درصد نیز کاهش می‌یابد. همچنین فضای اشغال شده توسط FRP بسیار کم بوده و محدودیت‌های کمتری در شکل‌دهی به اعضای تقویت‌شده وجود دارد.
تفاوت ژاکت بتنی و فولادی
روش‌های ژاکت فولادی و ژاکت بتنی، هر کدام مزایا و معایب خاص خود را دارند. از نظر اقتصادی، ژاکت فولادی به‌دلیل هزینه کمتر مصالح و اجرا، مقرون‌به‌صرفه‌تر است و بار کمتری را به ساختمان تحمیل می‌کند. علاوه‌بر این، ژاکت فلزی فضای کمتری را نیز اشغال می‌کند.
این دو روش از نظر اجرایی نیز تفاوت‌های قابل‌توجهی دارند. ژاکت بتنی با استفاده از میلگرد و بتن اجرا می‌شود، درحالی‌که ژاکت فولادی با پیچ و مهره و جوشکاری ساخته می‌شود. به‌دلیل احتمال خوردگی، ژاکت فلزی برای محیط‌های خورنده مناسب نیست، اما ژاکت بتنی با استفاده از سیمان‌های خاص می‌تواند در این شرایط نیز به کار رود. همچنین، ژاکت فولادی به تخریب کمتری نیاز دارد و سرعت اجرایی بالاتری دارد.
هزینه اجرای ژاکت بتنی
این هزینه می‌تواند به عوامل مختلفی بستگی داشته باشد. از جمله این عوامل می‌توان به قیمت مصالح مانند میلگرد، چسب کاشت، بتن و حجمی که از آن استفاده می‌شود اشاره کرد. به‌طورکلی، هرچه کیفیت مصالح بالاتر باشد و حجم بتن و میلگرد بیشتری در پروژه استفاده شود، هزینه اجرای ژاکت بتنی نیز افزایش خواهد یافت.
بنابراین هزینه مقاوم‌سازی ساختمان با ژاکت بتنی بسته به شرایط ساختمان، متفاوت خواهد بود. برای مشاوره و استعلام قیمت اجرای ژاکت بتنی با کارشناسان پایون تماس بگیرید.
قبل از اقدام، با پایون مشورت کنید!
همانطور که در این مقاله بررسی شد، ژاکت بتنی به‌عنوان یکی از روش‌های مؤثر و پرکاربرد برای مقاوم‌سازی سازه‌ها، می‌تواند عمر مفید ساختمان‌ها را به‌طور قابل توجهی افزایش دهد. بااین‌حال، اجرای صحیح این روش نیازمند دانش فنی و تجربه کافی می‌باشد.
انتخاب روش مقاوم‌سازی مناسب برای هر سازه، به عوامل مختلفی از جمله نوع سازه، میزان آسیب‌دیدگی، شرایط محیطی و بودجه شما بستگی دارد. بنابراین اگر تصمیم به مقاوم‌سازی سازه خود گرفته‌اید با ما مشورت کنید. کارشناسان پایون با سال‌ها تجربه در زمینه مقاوم‌سازی انواع سازه‌ها، آماده ارائه مشاوره تخصصی و اجرای پروژه‌های مقاوم‌سازی با بالاترین کیفیت هستند. ما به شما کمک می‌کنیم تا با اطمینان خاطر، عمر ساختمان خود را افزایش دهید.
سوالات متداول
آیا ژاکت بتنی تمامی وجوه ستون را می‌پوشاند؟
خیر. ممکن است یک و یا تمام وجوه ستون به وسیله ژاکت بتنی روکش شود. مهم‌ترین مسئله در استفاده از این روش، تأمین پیوستگی بین ژاکت بتنی و عضو موجود است. طراحی ژاکت باید به‌گونه‌ای باشد که به‌طورکامل پاسخگوی نیازهای بارگذاری ستون باشد.
