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 به عنوان 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؟
جاکت 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 آن را 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 به ویژه 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، پس از نصب قالب در اطراف عضو سازه‌ای، میلگردهای جدید با استفاده از چسب کاشت به عضو موجود متصل می‌شوند. سپس بتن‌ریزی با ضخامتی معمولا بیش از 10 سانتی‌متر انجام میشود تا آرایش میلگردها حفظ شده و از ایجاد حفره‌های هوا جلوگیری شود.
در مقابل، روش شاتکریت امکان اجرای لایه های 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 و سالم شده و با مضرس‌کاری (ایجاد زبری) روی سطح بتن و نصب رول‌پلاک‌های فولادی، اتصال محکمی بین بتن جدید و قدیمی ایجاد شود. عملیات مضرس‌کاری را می‌توانید در شکل بالا مشاهده نمایید.
مهار خاموت‌ها به وسیله جوش میلگرد
پس از آماده سازی سطح، میلگردها و خاموت‌های فولادی جدید مطابق نقشه‌های اجرایی نصب می‌شوند. توجه ویژه به اتصال محکم میلگردها به یکدیگر از اهمیت بالایی برخوردار است. با توجه به محدودیت‌های موجود در خم‌کاری میلگردها، به ویژه در فضاهای محدود، اغلب از جوشکاری برای اتصال میلگردها استفاده میشود.
اتصال میلگردها و آرایش آرماتور در اتصال تیر به ستون
اتصالات تیر به ستون به عنوان اجزای حساس و بحرانی سازه، نیازمند توجه ویژه‌ای در اجرای ژاکت بتنی هستند. برای اتصال میلگردهای طولی بین طبقات، ایجاد سوراخ هایی در دال بتنی الزامی است. این سوراخ‌ها معمولا با ابزارهایی مانند چکش تخریب و یا مته‌برقی ایجاد می‌شوند.
همچنین، در تیرهای مجاور نیز سوراخ‌هایی به صورت عمودی ایجاد میشود که به دلیل حساسیت بیشتر تیرها، این کار تنها با استفاده از مته‌برقی امکان‌پذیر است. در نهایت، برای نصب خاموت‌ها در سطح تیر لازم است که سوراخ‌های متعددی ایجاد شود و جوشکاری قطعات مختلف با دقت انجام پذیرد. در شکل بالا می‌توانید اتصال میلگردها در انتهای ژاکت بین طبقات و آرایش آرماتورها در اتصال تیر و ستون را مشاهده کنید.
استفاده از رول‌پلاک و صفحه فولادی به منظور اتصال آرماتور جدید و قدیم
در برخی موارد برای اتصال میلگردهای جدید به میلگردهای موجود از اتصالات فولادی Uشکل و یا صفحات فولادی استفاده میشود. این روش در گذشته معمول بوده، اما امروزه به دلیل مشکلات ناشی از جوشکاری بر روی میلگردهای زنگ‌زده یا خورده‌شده، رول‌پلاک‌های فولادی به عنوان روش اتصال مطمئن‌تری شناخته می‌شوند. رول‌پلاک‌ها به راحتی در بتن قدیمی جای می‌گیرند و اتصال محکمی بین میلگردهای جدید و قدیمی ایجاد می‌کنند.
پیوستگی ژاکت بتنی تا پی موجود
برای جلوگیری از تداخل سختی بین ژاکت بتنی و عضو موجود، ژاکت باید به طور کامل دور تا دور عضو را پوشش دهد. به همین دلیل، اجرای ژاکت بتنی در ستون‌ها نباید در سطح همکف متوقف شود و باید تا جایی ادامه یابد که میلگردهای طولی جدید به میلگردهای موجود در داخل ستون با استفاده از چسب کاشب اپوکسی متصل شوند. این امر به‌ویژه در ساختمان‌هایی با چندین ستون ضعیف در نزدیکی همدیگر، نیازمند حفاری‌های گسترده در سطح همکف است.
ویژگی‌های ژاکت بتنی؛ 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 به منظور 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 بیش از حد 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، به دلیل 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. در صورتی که 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 به عنوان یک عضو واحد عمل می‌کند. بنابراین می‌توانیم فرض کنیم که این عضو ترکیبی، مانند یک تیر ساده عمل کرده و تغییر شکل‌های آن را با استفاده از تئوری‌های ساده تیرها مانند تئوری اویلر-برنولی محاسبه کنیم.
- فرض می‌کنیم که کل بار محوری وارد شده بر روی ستون به طور مشترک توسط قسمت قدیمی و جدید (ژاکت بتنی) تحمل میشود. یعنی هیچ بخشی از بار تنها بر روی قسمت قدیمی یا جدید متمرکز نمی‌شود.
- در صورتی که نتوانیم رفتار جداگانه بین بتن قدیمی و جدید را به طور دقیق مدل‌سازی کنیم، کل عضو را به عنوان یک عنصر با خواص متوسط در نظر می‌گیریم. به عبارت 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 به دلیل احتمال عدم پیوند کامل بین بتن قدیمی و جدید، یک ضریب کاهش برای این ظرفیت‌ها در نظر گرفته میشود. به عنوان 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 به خوبی انجام شود. از آنجایی که جوشکاری ممکن است به دلیل خوردگی آرماتورهای موجود مناسب نباشد، رول‌پلاک‌ها به عنوان یک راه حل مناسب برای ایجاد این اتصال و تحمل نیروهای برشی در سطح مشترک دو بتن مطرح می‌شوند.
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.
علاوه بر 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 FRPبسیار 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 به دلیل هزینه کمتر مصالح و اجرا، مقرون‌به‌صرفه‌تر است و بار کمتری را به ساختمان تحمیل می‌کند. علاوه بر این، ژاکت فلزی فضای کمتری را نیز اشغال می‌کند. با این حال، مقاوم‌سازی ساختمان با ژاکت بتنی نیازی به مغزه‌گیری نداشته و محدودیت کمتری در شکل‌دهی دارد.
این دو روش از نظر اجرایی نیز تفاوت‌های قابل‌توجهی دارند. ژاکت بتنی با استفاده از میلگرد و بتن اجرا میشود، در حالی که ژاکت فولادی با پیچ و مهره و جوشکاری ساخته میشود. به دلیل 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. به طور کلی، 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 به عنوان یکی از روش‌های مؤثر و پرکاربرد برای مقاوم‌سازی سازه‌ها، میتواند عمر مفید ساختمان‌ها را به طور قابل توجهی افزایش دهد. با این حال، 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.