انواع روش های مقاوم سازی تیر فولادی+ هر آنچه باید بدانید!

زمان مطالعه: 5 دقیقه

تیرفولادی، یکی از اجزای اصلی و حیاتی در سازه های اسکلت بتنی و فلزی است که برای تحمل بارهای وارد بر سازه استفاده می شود. این مقاطع دارای دو قسمت اصلی به نام جان و بال هستند. جان تیر برای تحمل بارهای وارد بر سازه و بال تیر برای تقویت بخش جان است.

این مقاطع در ساختمان سازی اهمیت بسیار زیادی دارند و به همین دلیل، روش های مقاوم سازی تیرفولادی موضوعیست که باید جدی گرفته شود. ضمن اینکه نوع روش مقاوم سازی، بر قیمت روز تیر تاثیر می گذارد. در این مطلب از دانشنامه اصفهان آهن به معرفی روش های مقاوم سازی تیر فولادی و نتایج هرکدام می پردازیم، پس با ما همراه باشید.

علت خرابی تیرهای ساختمانی

این مقاطع از جنس فولاد مقاوم هستند که به راحتی خراب نمی شوند، پس هرگونه خرابی یا شکستگی در تیر علتی دارد که عبارتند از:

• اعمال بار بیش از حد مجاز
• کمانش (تغیرشکل غیرقابل برگشت جان تیر)
• خوردگی و فرسودگی در محیط مرطوب
• طراحی و ساخت نامناسب یا غیراصولی
• کم بودن سطح مقطع تیر
• ضعف در جوشکاری یا جوشکاری بیش از حد
• عدم فشردگی مقطع تیر
• خستگی
• استفاده نادرست از تیرها
• عوامل طبیعی مانند زلزله، طوفان یا سیل
• خطای انسانی در طراحی، ساخت و نگهداری
• نقص مواد اولیه
• افت کیفیت در گذر زمان
• نیروهای لرزه ای و تنش محیطی

علائم خرابی تیرهای ساختمانی

تیرهای ساختمانی ممکن است در اثر خرابی، علائم مختلفی را در خود نشان دهند. تیر آسیب دیده دچار تغییر شکل هایی مانند خمیدگی، پیچ خوردگی یا شکستگی می شود. ترک ها یکی دیگر از علائم خرابی تیرهای ساختمانی هستند. ترک ها ممکن است در سطح مقطع تیر یا در محل جوش ها و وصله ها ایجاد شوند.

خوردگی و فرسودگی نیز می تواند باعث ایجاد علائمی مانند زنگ زدگی، پوسته پوسته شدن یا ریزش بتن در سطح تیر شود.

در صورت مشاهده هر یک از این علائم، باید اقدامات لازم برای ارزیابی و رفع خرابی انجام شود. این اقدامات باید توسط مهندسین مجرب انجام شده و از بروز حوادث احتمالی جلوگیری کنید.

روش های مقاوم سازی تیر فولادی

روش های مختلفی برای مقاوم سازی تیرفولادی وجود دارد، که می توان آنها را به دو دسته کلی تقسیم کرد؛ این دو دسته شامل روش های افزایش سطح مقطع تیر و افزایش مقاومت داخلی تیر می شود.

در روش های افزایش سطح مقطع تیر، با افزایش ضخامت جان یا بال، ظرفیت باربری آن افزایش پیدا می کند. این روش ها معمولاً برای تیرهایی که دچار کمانش شده اند، مناسب ترند.

در روش های افزایش مقاومت داخلی تیر، با استفاده از مواد و مصالح دیگر، مقاومت داخلی محصول موردنظر افزایش پیدا می کند. این روش ها معمولاً برای تیرهایی که دچار خوردگی یا آسیب دیدگی شده اند، مورد استفاده قرار می گیرد.

برای افزایش مقاومت و کیفیت تیرفولادی، راهکارهای متعددی مانند موارد زیر وجود دارد:

1. استفاده از پوشش محافظ فولادی
2. استفاده از فولاد ضدزنگ (Stainless Steel)
3. پوشش گالوانیزه (Engineering Coating)
4. مراقبت دوره ای
5. استفاده از تکنولوژی جدید و مدرن (محصولات FRP)
6. استفاده از نبشی
7. اضافه کردن سخت کننده های جان
8. ژاکت بتنی یا فولادی
9. استفاده از پیش تنیدگی خارجی

استفاده از روکش فولادی و ژاکت بتنی در دسته روش های افزایش سطح مقطع تیر قرار می گیرند. در حالی که استفاده از میلگرد FRP و پیش تنیدگی خارجی مربوط به روش افزایش مقاومت داخلی تیر هستند.

انتخاب روش مناسب برای مقاوم سازی تیرفولادی، به عوامل مختلفی مانند نوع و میزان آسیب دیدگی تیر، شرایط سازه و بودجه پروژه بستگی دارد.

1. تقویت با روکش فولادی

در این روش، ورق های فولادی به صورت موازی با جان تیر جوشکاری یا پیچ می شوند. ورق های فولادی باعث افزایش سطح مقطع تیر شده و در نتیجه مقاومت خمشی تیر را افزایش می دهند. اعمال پوشش ‌هایی مانند رنگ ‌های مخصوص، آنتی‌ کراسیون (روغن ها، گریس) و مواد ضدخوردگی می ‌تواند از تماس مستقیم تیرها با عوامل خورنده و هوای مرطوب جلوگیری کرده و مقاومت آنها را افزایش دهد.

این روش باعث افزایش مقاومت خمشی تیر، اجرای ساده و سریع و کاهش هزینه ها می شود. استفاده از روکش محافظ باعث افزایش وزن تیر فولادی و کاهش فضای مفید ساختمان خواهد شد.

2. استفاده از فولاد مقاوم به زنگ زدگی (استنلس استیل)

فولادهای مقاوم به زنگ زدگی، مخصوصاً در شرایط محیطی خاص مانند مناطق نمایشگاهی یا مناطق دریایی، می‌ توانند مقاومت بالایی داشته باشند. این مقاطع معمولا با افزودن کروم و نیکل به خاصیت ضد زنگ زدگی می رسند.

این روش باعث مقاومت در برابر زنگ زدگی، خوردگی و افزایش طول عمر مفید در برابر شرایط محیطی خاص و دشوار می شود. اما این راهکار، معایبی هم مانند هزینه بالای تولید و نگهداری دقیق تر دارد. در برخی مواقع نیز، باعث کاهش مقاومت در برابر خستگی مکانیکی می شود.

3. استفاده از ژاکت بتنی

در روش مقاوم سازی تیرفولادی با ژاکت بتنی، یک لایه بتن مسلح به دور تیر فولادی قرار می گیرد. این لایه بتنی، سطح مقطع تیر را افزایش داده و باعث افزایش مقاومت آن می شود. مراحل اجرای روش ژاکت بتنی برای مقاوم سازی تیر به ترتیب شامل بررسی و آماده سازی، نصب قالب بندی، قرار دادن آرماتورها، بتن ریزی و عمل آوری بتن می شود.

این روش برای مقاوم سازی تیرهایی که دچار کمانش، خوردگی یا آسیب دیدگی شده اند، بسیار مناسب است. همچنین، برای مقاوم سازی تیرهایی که در معرض بارهای سنگین یا شرایط محیطی نامساعد قرار دارند، نیز کاربرد دارد.

در این روش مقاومت تیر در برابر خوردگی و آتش سوزی افزایش پیدا می کند اما در مقابل باعث افزایش وزن تیر و هزینه ها نیز می شود.

4. استفاده از میلگردهای FRP

در این روش میلگردهای FRP به سطح تیر فولادی چسبانده می شوند. محصولات اف آر پی از جنس الیاف پلیمری تقویت شده با الیاف کربن یا شیشه هستند. الیاف FRP دارای مقاومت کششی بسیار بالایی هستند و مقاومت تیرفولادی را به طور قابل توجهی افزایش می دهند.

مراحل اجرای مقاوم سازی با میلگرد FRP شامل بررسی و آماده سازی تیر، تمیز کردن سطح آن، چسباندن محصول FRP و عمل آوری چسب می شود. البته برای چسباندن آرماتور اف آر پی به سطح تیرفولادی نیز سه روش وجود دارد.

در روش اول، این میلگرد به صورت دستی با استفاده از چسب مخصوص به سطح تیر چسبانده می شود. در روش دوم آرماتور را با استفاده از ابزارهای مکانیکی مانند پیچ، میخ یا پرچ به تیر می چسبانند. روش سوم نیز ترکیبی از دو روش دستی و مکانیکی است.

5. پیش تنیدگی خارجی

در این روش، کابل های فولادی پیش تنیده در اطراف تیر فولادی قرار می گیرند و سپس با استفاده از دستگاه های پیش تنیدگی، تحت کشش قرار می گیرند. این کابل ها، نیرویی کششی در تیر ایجاد می کنند که باعث افزایش مقاومت تیر در برابر خمش می شود.

مراحل اجرای این روش شامل آماده سازی، نصب قالب بندی، قرار دادن کابل پیش تنیده، بتن ریزی، عمل آوری بتن و تنظیم کشش کابل ها می شود.

برای مهارکردن کابل های پیش تنیده از سه روش مکانیکی (مانند پیچ، میخ و پرچ)، شیمیایی (مانند رزین) و ترکیبی استفاده می شود.

6. استفاده از سخت کننده های جان

در این روش ورق های فولادی یا بتنی، به صورت عمودی به جان تیر فولادی متصل می شوند. این ورق ها باعث افزایش مقاومت جان تیر در برابر برش می شوند. این روش در چهار مرحله یعنی بررسی و آماده سازی تیر، طراحی سخت کننده، برش و خمکاری سخت کننده ها و نصب انجام می شود.

این مصالح معمولا از جنس فولاد یا بتن هستند. سخت کننده فولادی از ورق هایی با ضخامت 10 تا 20 میلی متر تشکیل شده در حالی که سخت کننده بتنی از بتن مسلح با میلگرد ساخته می شود. انتخاب نوع سخت کننده جان، به عوامل مختلفی مانند شرایط سازه، نوع تیر فولادی و میزان آسیب دیدگی تیر بستگی دارد.

در این مقاله روش های مقاوم سازی تیر فولادی که یکی از مهم ترین مقاطع ساختمان سازی است را توضیح دادیم. همانطور که اشاره شد این روش ها به دو دسته کلی یعنی روش های افزایش سطح مقطع تیر و افزایش مقاومت داخلی تیر تقسیم می شوند. هر یک از این روش ها زیرمجموعه هایی دارند که در متن توضیح داده شد.