عنوان اختراع: ساخت طوقه و دستك فلزی برای مقاوم سازی ساختمان های بتنی

خلاصه اختراع

خلاصه عنوان اختراع ‏ساخت طوقه و دستك فلزی برای مقاوم سازی ساختمان های بتنی ‏در سازه های بتن آرمه موجود ممكن است لزوم به تجدید نظر در سازه ایجاد شود. تخریب و ساخت مجدد سازه و یا مقاوم سازی وبهسازی گزینه هایی هستند كه در این مواقع خودنمایی می كنند. مقاوم سازی و بهسازی سازه ها، شامل سازه های آسیب دیده دربرابر زلزله و یا آسیب ندیده . بواسطه جلوگیوی از بروز مشكلات زیاد و هزینه های سنگین راه حل مناسبی جلوه می نماید. عموما بحث نیاز به مقاوم سازی و بهسازی در سازه های آسیب ندیده، به دو دلیل عمدتا مطرح می گردد: دلیل اول تغییر در ظرفیت لازم اجزای سازه ای می باشد. این مهم در مواردی پیش می آید كه ظرفیت طراحی اجزای سازه ای ناكافی باشند و یا سازه مطابق نقشه های طراحی، اجرا نشود. ‏مثلا در بعضی از ساختمان های بتن آرمه با سیستم قاب خمشی، گاهی اوقات ارتفاع تیرهای بتن آرمه به علت وجود آویز كششی تیر نسبت به ضخامت سقف بیشتر شده و به علت مسائل معماری و حذف سقف كاذب، تیر بطور كامل اجرا نمی شود (حذف آویز) و ضخامت سقف را با تیر بتن آرمه یكسان در نظر می گیرند كه این امر منجر به ایجاد چند مشكل در سازه ساختمان می شود: ١ ‏- افزایش خیز تیر در برابر بارهای ثقلی و پیامد های آن ‏2- كاهش سختی و افزایش تغییر مكان جانبی سازه در برابر بارهای جانبی ٣ ‏- كاهش باربری سازه و جذب انرژی كمتر در برابر بارهای لرزه ای ‏از طرفی دیگر، اتصالات تیر- ستون بتنی در ساز ه های با سیستم قاب خمشی در ناحیه چشمه اتصال Panel Zone ‏و در ستون در زلزله های اخیر بیشترین خرابی و خسارت را داشته اند كه این خسارات ناشی از ضعف در اجرای اتصالات بتنی (عدم یا ناكافی بودن خاموت های ستون در چشمه اتصال) در این ناحیه می باشد و در نتیجه موجب ایجاد مفصل پلاستیك و ضعف برشی دراتصال می شود. لذا چنین سازه هایی نیاز به بهسازی دارند. روش های متعددی جهت به سازی سازه های بتنی مطرح می باشند كه به طور خلاصه این روش ها شامل مهاربندهای هم محور یا برون محور فولادی، كابل های پس تنیده، دیوار برشی، میانقاب با مصاح بنایی، جداسازهای لرزه ای، ژاكت های فولادی، ورق های پوششی كامپوزیتی FRP ‏، میراگرها و ... می باشند. ‏یكی از روش هایی را كه می توان در بهسازی سازه های آسیب دیده و آسیب ندیده به كاربرد سیستم بهسازی پیشنهادی دستك وطوقه فلزی می باشد كه این سیستم را می توان بطور پیش ساخته به قاب های بتن آرمه متصل نمود. این سیستم بهسازی محدودیت های معماری كمتری را در فضای ساختمان نسبت به روش های دیگر مقاوم سازی سازه ‏ها ایجاد می كنند. بمنظور عملكرد این سیستم در بهسازی قاب های بتن آرمه، نیاز است ابتدا رفتار این سیستم بطور موضعی در اتصال تیر- ستون قاب بررسی شود. كه در این راستا ، چند اتصال بتن آرمه (آسیب دیده و آسیب ندیده) دارای نقیصه تیر با ارتفاع كاهش یافته ساخته شده و سپس با اجرای این روش بهسازی، تاثیر ان بر رفتار اتصال بتنی (مقاومت، سختی، جذب انرژی و شكل پذیری) و مقایسه رفتار آن با اتصالات مقاوم سازی نشده و اتصالات بتنی استاندارد بررسی شده است. ‏سیستم بهسازی پیشنهادی، متشكل از دستك فلزی و طوقه فلزی می باشد كه برای تشكیل طوقه فلزی و نصب دستك به طوقه فلزی از اتصالات پیچی با پیچ های پر مقاومت استفاده شده است. دستك فلزی می تواند از انواع پروفیل های فولادی موجود دربازار باشد ولی در این طرح اجرا شده از پروفیل باكسی شكل (قوطی فلزی) استفاده شده است. این دستك فلزی كه با اتصالات پیچی به طوقه های فلزی تیر و ستون متصل می شوند عملكرد خرپایی در ناحیه چشمه اتصال بتنی دارند. طوقه فلزی بكار رفته متشكل از4 ورق فولادی است كه متناسب با ابعاد تیر و ستون بصورت L ‏شكل خم زده می شوند و با پیش تنیده كردن پیچ های مقاومت بالا طوقه روی سطح بتن تیر و ستون نصب می شود و بتن این نواحی كه ناحیه انتقال نیرو بین سازه بتنی و فولادی است به خوبی محصور می شود. ‏نتایج حاكی ازان است كه این سیستم بهسازی می تواند با ایجاد محصور كنندگی فراوان بتن مقطع تیر و ستون و سختی ایجاد شده توسط دستك ها، باعث كنترل تغییر مكان قائم تیر و افزایش ظرفیت باربری ان شده و در جلوگیری از افت سختی اتصال ، باعث افزایش چشمگیر جذب انرژی اتصال بتنی در برابر بارهای رفت و برگشتی شود. همچنین در بررسی تاثیر این روش بهسازی بر كاهش آسیب های ناحیه چشمه اتصال و نواحی بحرانی تیر و ستون و محل تشكیل مفصل پلاستیك نشان داد كه این سیستم قادر است با ایجاد یك شبكه خرپایی آسیب ها و خسارات ناشی از بارهای رفت و برگشتی را در ناحیه بحرانی تیر و ستون و ناحیه چشمه اتصال را كاهش دهد و طول مفصل پلاستیك را طول تیر افزایش دهد.